龙竹竹材纵向气体渗透性测定

参照木材流体渗透特性相关理论和研究方法,对大型丛生竹种———龙竹竹材的纵向气体渗透性进行了测定和分析,结果表明预处理方法和含水率对竹材纵向渗透性有显著影响。预处理可提高竹材气体渗透性,水煮预处理试件的渗透性优于汽蒸预处理试件的渗透性;随竹材试件含水率降低,竹材纵向气体渗透性增加。这些结论可为竹材防霉处理、染色处理、防火处理等改性处理提供有益的参考。     

毛竹节间材与节部材的构造与强度差异研究

竹节是竹子为适应其生存环境长期择优演化而形成的特殊构造,它对提高细长竹子的刚度与稳定性至关重要。但在竹的利用中,竹节对竹材的力学强度是否会有影响,说法不一。现以毛竹为研究对象,在比较了竹节间材和竹节之间的构造差异的基础上,以竹青、竹黄、竹节未处理和已刨平处理的两种试件形式,分析研究了毛竹的含节材与不含节的节间材在强度上的差异。结果表明,无论是自然状态下的竹材试件,还是刨去刨平青、黄、节的竹材试件,竹节对弯曲强度、顺纹剪切强度、抗压强度等力学性能均未见有降低的作用,相反还有着不同程度的增强作用。但竹节对竹材顺纹抗拉强度有着不可忽视的降低影响。     

毛竹动态粘弹性研究

采用动态力学分析仪(DMA)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)对取自竹青和竹黄两部分试件的动态力学性能变化规律和化学结构进行研究,结果表明:随着测试温度的升高,取自竹青部位和竹黄部位试材的贮存模量都有降低趋势,但在相同的测量方式下取自竹青部分试件的储存模量和损耗模量皆大于取自竹黄部分的试件,在温度超过160℃后,各试材的损耗角正切值都急剧增加;红外吸收光谱图发现取自竹青部分试件的羟基吸收峰强度和羰基吸收峰的强度都明显低于取自竹黄部分的试件。     

木质素改性脲醛树脂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响

针对竹层积材中甲醛释放量过高的问题,以碳化竹片为原料,利用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂,对脲醛树脂胶黏剂进行共混改性后压制双层竹层积材。采用木质素添加量和组坯方式的双因素分析法,探讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响;采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木质素改性后的竹层积材胶合界面进行微观形貌分析。木质素的加入使竹层积材的甲醛释放量明显降低,各组坯方式下竹层积材的甲醛释放量差异较小,均可达到GB 18580—2001标准规定的E2级;随着木质素添加量的增加,竹层积材的剪切强度逐渐增大,竹黄面与竹黄面无节组坯试件(II)、竹黄面与竹青面无节组坯试件(IO)及竹黄面与竹黄面有节组坯试件(Node)的剪切强度均在木质素添加量为40%时达到最大,分别为7.6,8.0和8.5 MPa,相比空白组分别提高了85%,70%和41%;对于竹黄面与竹黄面组坯试件,带节试件的胶层剪切强度大于无节组;由ESEM可知,碳化竹材胶合界面被压缩甚至压溃,表面细胞不同程度呈扁平碎片状,胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞,多数为薄壁细胞,位于竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在,极少量胶黏剂可能通过裂隙进入竹材更深部位的细胞。结果表明:在相同木质素添加量条件下,组坯方式对竹层积材甲醛释放量几乎没有影响;黄-黄无节组坯试件、黄-青无节组坯试件及黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度随着木质素添加量的增加逐渐增大,黄-青组坯试件的胶层剪切强度普遍优于黄-黄组坯试件,黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度均大于无节试件;ESEM分析表明,由于碳化竹片表面易被压缩压溃,木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透,致使胶黏剂集聚在压溃细胞表面,竹片胶合界面有效胶层厚度增大,从而导致胶层剪切强度增加。     

龙竹竹材的吸水膨胀特性

对未处理、水煮处理和汽蒸处理的龙竹竹材的吸水膨胀特性进行了测试和分析,以了解处理方式对竹材吸水膨胀性能的影响。结果表明:不同处理后的竹材各个方向上吸水膨胀特性差异显著,且竹间部位和竹节部位的吸水膨胀特性也有一定差异。相同处理时,竹间试件吸水速度大于竹节试件,水煮处理竹间试件吸水速度大于汽蒸竹间试件和未处理竹间试件;水煮试件吸水膨胀率大于汽蒸试件和未处理试件。竹间试件弦向吸水膨胀率大于竹节弦向吸水膨胀率,竹间径向吸水膨胀率大于竹节径向吸水膨胀率。纵向产生吸水尺寸缩小现象,可能是泊松效应,此现象有待进一步试验和分析。     

探针法测量与分析竹材表面粗糙度

采用探针法测定了不同竹龄的毛竹竹青和竹黄在砂磨加工前后的表面粗糙度，用轮廓最大高度（Ry)、微观不平度高度（Rz)和轮廓算术平均值偏差（Ra)三个分析因子对竹材表面粗糙度进行分析，并与水青冈和水曲柳等木材进行对比。结果表明：竹材表面粗糙度随竹龄的增加而减小；竹青表面比竹黄更光滑；与水曲柳和水青冈相比，竹材外侧的表面粗糙度相对较小。     

竹材构造对其软化展开槽的影响研究

为了探究毛竹材构造特性对竹筒展开槽及软化效果的影响,选用壁厚、壁腔比、部位、去青与否、竹节个数等不同构造的毛竹筒在温度180℃,时间6 min软化生产工艺条件下进行软化实验,测量分析软化前后的展开槽大小。结果表明:毛竹筒构造特性对竹筒软化展开槽有不同程度的影响,去青和竹节个数对展开槽的影响最显著。毛竹壁厚对软化展开槽的影响较小,不同壁厚毛竹筒的展开槽相差不明显;毛竹筒壁腔比对展开槽的影响较大,竹材壁腔比越小,竹材软化的效果就越好;竹材基部到梢部的展开槽变化呈增大的趋势;去除竹青处理可使展开槽显著增大;竹节个数越多,展开槽就越小。     

压力对竹材中防腐剂渗透性影响的初步研究

以市售精刨毛竹条为研究对象,通过加压渗透的方式促使甲苯胺蓝染色剂、硫酸铜防腐剂在竹条中快速渗透,分析防腐剂有效成分在竹材中渗透与截留规律。结果显示：随着压力的增大,染料在竹材中的渗透时间急剧减少,渗透速度增大,压力与渗透速度的关系符合Poiseuille公式;当压力为0.2~0.4 MPa时,染料在竹材中明显截留,出液端渗透出的液体接近无色;染料在渗透过程中,竹黄部分的染色效果低于竹青部分,染料在竹青中的渗透距离要大于竹黄;以硫酸铜溶液（CuSO₄）在不同压力和不同浓度下对竹材进行加压浸渍,压力对加压端至0.5 m处的铜含量的降幅影响明显,随竹材长度的增加,竹材中铜含量出现迅速降低—缓慢降低的转变过程。加压浸注防腐剂有利于防腐剂的纵向和横向渗透效率,压力的调控可以促进防腐剂的横向渗透及其在竹材中的截留,渗透效果随渗透距离的增加而降低。     

常温常压下醇类溶剂对毛竹的渗透性研究

为了探究有机溶剂的物理性质对竹材常压渗透性的影响,选用5种醇类溶剂——甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇对毛竹(Phyllostachys edulis)竹条进行常温常压渗透,以单位体积竹材中渗透液体的体积(体积渗透量)和物质的量(摩尔渗透量)作为评价指标,研究结果表明:醇类对竹材的常压渗透48 h内可完成200 h渗透量的90%以上;醇类分子链长度增加时,溶剂渗入竹材的分子数量减少;液体的渗透量随着醇类极性的增强而增加;液体黏度的倒数与溶剂在竹材中的体积渗透量成正比;醇类在竹材中的流动符合黏性流或线性层流。     

结构用慈竹单板层积材的制备工艺与性能

以慈竹和毛竹为材料,采用竹材纤维可控分离技术,在去除竹青和竹黄后,制造竹材单板层积材,并测定板材的性能.结果表明:以去青黄竹材压制单板层积材的性能,高于未处理竹材;慈竹单板层积材的性能高于毛竹;随着密度的增大,30 mm厚慈竹单板层积材的力学强度提高,可达到集装箱底板用胶合板和风电叶片材料的标准要求.     

冷等离子体和2D树脂基防护剂对毛竹材的防护效果

采用滑动弧冷等离子体对竹条和圆竹筒进行处理,并将处理后的样品进行复合型防护药剂加压浸渍处理.采用质量增加率、平衡含水率、湿胀率以及竹条和竹筒的抗压强度等指标来考察防护药剂处理后对竹材性能的影响,并观察竹条和圆竹筒防护处理后的发霉情况.实验结果表明,竹条和圆竹筒表面在加压条件下对二羟甲基二羟乙基乙烯脲(2D树脂)+戊唑醇...     

碱液处理对改善竹束液体渗透性能的研究

竹材液体渗透性是影响竹材改性处理效果的重要因素。采用碱液处理(80℃,质量分数1%～4%,处理时间1～4 h)竹束,分析工艺参数对竹束质量损失率、染液质量增加率的影响,解析处理前后竹材微观构造、孔隙结构参数的变化情况,揭示碱液处理改善竹材液体渗透性的机理。结果显示,碱液质量分数及处理时间对竹束质量损失率影响显著。碱液质量分数2%、处理时间1 h条件下,可以在保证竹束液体渗透性改善效果和处理效率的同时,使竹束质量损失率较小。扫描电镜观察发现,碱液处理后竹束导管等细胞产生明显皱缩,导管壁上规则的网状孔隙结构产生破坏,竹材部分闭塞孔隙结构重新打开,竹纤维产生剥离现象。压汞测试分析发现,碱液处理后竹材显微构造变化会导致竹束内部孔体积增大;细胞壁内部孔径40 nm左右的孔隙增多,孔径增大。竹束纤维细胞剥离可增加液体渗透通道,缩短液体渗透路径,降低液体渗透压,提升液体渗透效率。孔体积的增大导致流体在竹束内部的渗透量增大,孔径增大导致流体在竹束内部渗透的效率提高。竹束细胞壁内部小尺寸孔隙的增加,使流体有更多的渗透路径向细胞壁内部渗透,易于实现深度均匀渗透。     

热压干燥对竹材吸湿膨胀性的影响

对热压干燥竹材和气干竹材的吸湿膨胀特性进行的测试和分析结果表明:热压干燥竹材竹间和竹节的吸湿膨胀率均是径向大于弦向和纵向;而热压干燥竹材竹间部位的吸湿膨胀率小于气干竹材的竹间部位,热压干燥竹材竹节径向的吸湿膨胀率略大于气干竹材竹节的径向,其余各方向均小于气干竹材竹节部位。热压干燥竹材竹节吸湿膨胀率除纵向外,均是竹节部位大于竹间部位。     

龙竹竹材的微波干燥特性研究

对龙竹竹材在微波干燥下的干燥特性进行了研究。结果表明:微波功率和竹材构造对干燥特性有显著影响;竹材径向干缩率大于弦向干缩率;纵向干燥速度大于弦向和径向;竹材水分排除主要沿纵向,其次为弦向;竹材试件尺寸大小对竹材干缩率没有影响,试件长度对干燥速度有较显著影响。     

龙竹竹材吸湿膨胀特性研究

对龙竹竹材的吸湿膨胀特性进行了测试和分析。结果表明,竹材各个方向上吸湿膨胀特性差异显著,且竹间部位和竹节部位的吸湿膨胀特性也有一定差异。     

竹材染色效果影响因素初步探讨

采用加压浸注液体渗透法对龙竹竹材进行染色处理试验。用均染性、日晒牢度、水洗牢度、色度、逼真度等对染色效果进行评价。结果表明:染色液体种类、液体浓度、压力大小、竹材构造和化学性质等对竹材染色效果均有影响。     

毛竹展平的初步研究

采用同时提高毛竹含水率和温度的方法，对四年生毛竹进行了展平试验。结果表明：①采用本方法可展平”一定圆周弧度的毛竹片。具有1／4圆周的竹片展平率为99％，1／3圆周的竹片展平率为52％（其中竿茎顶部竹片为8％、中部为75％、基部为72％），5／12圆周的竹片在展平过程中全部断裂。②同样圆周弧度下，外径越大的竹片越易展平，无节的比有节的竹片易展平。     

Effects of surface performance on bamboo by microwave plasma treatment

Abstract Surface treatment of bamboo was carried out by microwave plasma (MWP), surface contact angle of the sample was measured using glycerin and urea-formaldehyde resin (UFR) liquid, and the effects on the surface performance of the bamboo sample was evaluated. The results show that the surface contact angle of the sample presented a generally decreasing trend when prolonging the MWP treatment time and shortening the distance between the sample and the resonance cavity. The surface contact angle of the sample decreased by 49%–59% under the following conditions: MWP treatment for 30 s, the distance between the sample and resonance cavity at 40 mm, and measurement at 15 s after dripping with glycerin. The surface contact angle of the sample measured with the glycerin was lower than that with UFR. No matter whether we used glycerin or UFR, the contact angle of the sample at 15 s after dripping was lower than that at 5 s after dripping. The grinding treatment had little effect on the surface contact angle of the sample after MWP treatment, and the modification effect ofMWP treatment after grinding was better than that of sole MWP treatment. __________ Translated from Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition), 2007, 31(4): 33–36 [译自: 南京林业大学学报(自 然科学版)]