真空浸渍工艺对速生杨木改性材力学性能的影响

以速生杨木为试验材料,以不饱和聚酯树脂为改性剂,采用真空浸渍的方法处理速生杨木,探讨真空浸渍工艺对速生杨木力学性能的影响。浸渍处理工艺中真空度对改性后的速生杨木力学性能影响显著,真空度稳定时间、恢复常压时间及常压浸渍时间对改性速生杨木力学性能影响不显著。综合考虑,优化的工艺条件为真空度0.08 MPa、真空度稳定时间15 min、恢复常压时间140 s、常压浸渍时间8 min。经过改性处理后,处理材抗弯强度最大95.5 MPa,增加81.66%;弹性模量最大8.13 GPa,增加28.84%;顺纹抗压强度最大73.33 MPa,增加34.28%;横纹径向全部抗压比例极限应力最大9.08 MPa,增加52.09%;横纹弦向全部抗压比例极限应力最大6.04 MPa,增加25.83%。     

ACQ-D防腐改性对速生杨木蠕变性能的影响

通过试验研究,分析室内常规环境条件下承受不同应力水平作用的速生杨木及其氨溶季胺铜(ACQ-D)防腐处理木材的蠕变规律,对试验数据进行拟合分析,得到蠕变变形曲线,建立速生杨木及其ACQ-D防腐改性材的相对蠕变模型,并对不同受荷时间的速生杨木及其ACQ-D防腐改性材的相对蠕变变形进行预测。结果表明,速生杨木及其ACQ-D防腐改性材蠕变变形规律相似,其蠕变变形均随着应力水平和受荷时间的增大而增大;由于ACQ-D不显著改变速生杨木的力学性能,速生杨木及其ACQ-D防腐改性材初始弹性变形接近,低应力水平下蠕变变形也相差不大,但ACQ-D防腐提高了速生杨木的吸湿性,从而导致高应力水平下防腐改性木材较大的相对蠕变变形。     

功能型木材改性剂对速生杨木物理力学性能的改性效果

以速生杨木为研究对象,通过木材改性剂对速生材浸渍强化处理,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、傅氏转换红外线光谱分析仪对改性前后的木材进行表征,并分析改性前后木材的物理性能。结果表明：经木材改性后,速生材物理性能显著提高。X射线衍射仪数据表明,木材改性剂使木材结晶度从39．65％降到36．89％,能谱分析仪结果显示：氮（N）氧（0）碳（C）元素在木材内部分布均匀,扫描电子显微镜谱图分析了禾材改性剂在木材管孔中的分布,最后红外光谱图表明改性剂与木材内部集团发生交联反应．并且羟基数目大量减少。图4表1参7     

ACQ-D防腐改性速生杨木防腐剂的流失性试验研究

在已有木材防腐剂氨溶季胺铜(ACQ-D)研究基础上,结合其工业化防腐木材生产实际情况,比较分析了不同木材初始含水率对防腐改性木材药剂沉积量和流失性的影响。结果表明,工业化真空-加压浸渍工艺条件下,调整防腐液质量百分数是获得防腐改性木材不同药剂沉积量的有效措施;不同木材初始含水率对防腐改性木材药剂沉积量影响不显著,在实验范围内,通过调整ACQ-D质量百分数,可得到不同药剂沉积量的改性木材;相同药剂沉积量的防腐改性木材,不同初始含水率ACQ-D防腐改性木材的药剂流失性规律相似;通过指数函数模拟,可得到ACQ-D防腐改性速生杨木木材药剂流失规律。     

预处理方式对速生杨木试件密实及密闭性的影响

为将木材制备成具有密闭性的包装材料,以速生杨木试件为材料,探讨浸泡、喷水2种处理方式对速生杨木试件水分分布、密实化后断面密度与密闭性的影响。结果表明,经过浸泡、喷水处理,试件表层含水率由5.21%分别提高到28.38%、24.08%,喷水和浸泡处理几乎可达相同的效果;无论喷水还是浸泡处理,试件的最大含水率与密实化后试件的最大密度均出现在试件表层,经浸泡、喷水处理的密实化试件表层密度分别达1.17、1.06 g/cm³;随着最大断面密度的增加,密实化试件的平均透气速率从106.08×10^-7 L·mm^-2·min^-1降到2.76×10^-7 L·mm^-2·min^-1,降低了97.97%,泄漏率从28.78×10^-2 h^-1降到0.58×10^-2 h^-1,降低49.62倍,密封等级提高到3级。     

硼酸复配低分子酚醛树脂改性速生杨木阻燃性能研究

利用差示扫描量热仪、热重分析仪等仪器对硼酸复配低分子酚醛树脂(简称B-PF)的热性能进行表征,利用该树脂浸渍改性国产速生杨木,研究其对速生杨阻燃性能的影响。结果表明,在原料配比为n(苯酚):n(甲醛):n(硼酸):n(氢氧化钠)=1:1.9:0.3:0.3的条件下合成的B-PF,p H值为7.90,固含量为49.3%,固化温度为129.5℃,常温下储存期大于90 d,与酚醛树脂(PF)相比,B-PF颜色浅,用其制备的改性材能够较好地保持木材原有的色泽和纹理;升温至700℃时B-PF的残重率达到73.0%,较PF提高25.86%;B-PF固含量在20%以上时,改性速生杨木阻燃性能从易燃提高至难燃等级,固含量为40%的B-PF改性速生杨木的氧指数为43.4%,较未处理材提高1.28倍。     

铜唑防腐剂对杨木重组木防腐性能及物理力学性能的影响

  目的   探讨铜唑（CuAz）防腐剂对重组木化学组分、防腐性能和物理力学性能的影响,以提高重组木的户外耐久性。  方法   采用水溶性CuAz防腐剂对杨木纤维化单板进行常压和真空浸渍处理,以酚醛胶为胶黏剂压制防腐重组木。  结果   CuAz防腐剂能进入导管、木射线和纤维等细胞的细胞腔和细胞壁中,并与细胞壁的半纤维素和木质素发生络合反应。经过白腐采绒革盖菌Coriolus versicolor和褐腐密黏褶菌Gloeophyllum trabeum 12周侵蚀,防腐重组木的质量损失率均小于10%,达到强耐腐等级。防腐重组木的吸水率、吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率均低于未经防腐处理的重组木。同时,防腐重组木的弹性模量和水平剪切强度优于未经防腐处理的重组木,但静曲强度相比对照组有所降低。  结论   CuAz防腐剂处理重组木,可提高重组木耐腐性能,改善其物理力学性能。     

速生杨密实材主要力学性能的检测

【目的】分析三倍体毛白杨木材压缩和树脂浸渍密实化处理的力学效果。【方法】三倍体毛白杨木材经不同压缩率(11%,20%,33%和50%)、压缩热处理时间(0.5,2,5和10 h)、不同含量酚醛(PF)树脂(5%,10%,15%,20%和30%)浸渍和浸渍后不同压缩率(11%,20%和33%)等处理后,测定其静曲强度、抗弯弹性模量和表面硬度的变化。【结果】三倍体毛白杨素材压缩后,其静曲强度和抗弯弹性模量均随压缩率的增大而提高,但接近最大压缩率时均下降;素材压缩(压缩率为33%)后以180℃空气加热处理10 h,静曲强度比同温度压缩保温0.5 h时下降约40%,抗弯弹性模量下降近50%,表面硬度下降约12%;用PF树脂浸渍处理后不经压缩,随PF树脂含量增加木材静曲强度提高幅度不大;用30%PF树脂浸渍后,当压缩率为33%时,其静曲强度、抗弯弹性模量和表面硬度分别比未压缩素材增加82.9%,98%和152%。【结论】毛白杨木材用20%~30%PF树脂浸渍处理后,再进行小幅机械压缩(压缩率<30%)的密实处理比较适宜。     

高温高压蒸汽改性落叶松木材力学性能预测模型的建立

利用RBF神经网络和支持向量机两种算法建模,分析落叶松高温高压蒸汽改性工艺参数与其力学性能关系;以落叶松热处理的温度、相对湿度、处理时间3个主要工艺参数作为网络输入,建立了RBF神经网络和支持向量机预测模型,并对两者进行比较。结果表明:支持向量机模型,在网络建立结构、收敛速度和泛化能力上更具优势。     

阻燃剂DPB改性木材的体积稳定性和防腐性能

采用阻燃剂ＤＰＢ改性大青杨木材,测定了处理木材的阻燃性及改性对木材体积稳定性和防腐性能的影响。实验表明：ＤＰＢ是一种性能较好的木材阻燃剂,但ＤＢＰ处理木材的抗胀缩率和阻湿率值均很低,低分子ＰＦ树脂、ＤＰＢ和季铵盐作为防腐剂均可使处理木材达到天然强耐腐级的要求,且ＤＰＢ和季铵盐类低毒、无污染,与ＰＦ树脂复配,可以大大提高处理木材的抗胀缩率和阻湿率。为了增强化学改性木材的体积稳定性、防腐性能和力学强度,复配药剂,使处理木材的品质得到综合性功能性改良。     

高温热处理对毛白杨木材化学成分含量的影响

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时间的延长,综纤维素和α-纤维素含量降低,而木质素含量表现出增加的趋势;处理温度比处理时间对毛白杨化学成分含量的影响更显著;综纤维素和α-纤维素含量发生显著变化的临界温度为200℃,处理时间为2h。另外,采用傅立叶红外变换光谱分析木材主要组分变化的原因,发现表征木材纤维素和半纤维素的官能团特征吸收峰强度减弱,而表征木质素的官能团特征吸收峰强度增强。采用多元回归分析方法,建立了毛白杨木材综纤维素、α-纤维素、木素含量损失率与处理温度、处理时间之间的数学回归模型,其决定系数均在0.9以上,在0.01水平上显著相关。可见,该模型可以预测出不同处理条件下热处理材化学成分含量的变化。     

Carbon storage in fast-growing and high-yield poplar plantations under subsurface drip irrigation

研究了北京潮白河沿河沙地6年生I-214杨树速生丰产林地下滴灌（SDI）和常规灌溉（NI）条件下的林地碳储量,同时对10年生中林46杨树地下滴灌速生丰产示范林碳汇能力进行了评价。结果表明：1）与常规灌溉相比,地下滴灌能大大增加林地碳储量。2002年（栽植第6年）,SDI区乔木层、枯落物层和土壤碳储量分别为25.81、3.53和42.00t/hm2,是NI区的1.27、2.02和1.32倍;SDI区的林地总碳储量76.50t/hm2,比NI区49.61t/hm2增加了54.2%;年净碳增量9.49t/（hm2·a）,是NI区5.01t/（hm2·a）的近2倍。2）2010年（栽植第10年）,地下滴灌示范林达到了较高固碳水平,乔木层、草本层、枯落物层和土壤碳储量分别为34.71、8.60、8.45和56.20t/hm2,林地总碳储量为107.19t/hm2,年净碳增量达到了8.84t/（hm2·a）,比对照区6.25t/（hm2·a）增加了41.4%。建议在干旱半干旱及存在季节性干旱的地区结合当地经济条件推广基于地下滴灌的优化水肥管理技术,大幅度提高杨树速生丰产林林地生产力和碳汇能力,为减缓全球增暖趋势发挥一定的作用。     

地下滴灌对杨树速生丰产林碳储量的影响

研究了北京潮白河沿河沙地6年生I 214杨树速生丰产林地下滴灌（SDI）和常规灌溉(NI)条件下的林地碳储量,同时对10年生中林46杨树地下滴灌速生丰产示范林碳汇能力进行了评价。结果表明:1）与常规灌溉相比,地下滴灌能大大增加林地碳储量。2002年(栽植第6年),SDI区乔木层、枯落物层和土壤碳储量分别为25.81、3.53和42.00 t/hm2,是NI区的1.27、2.02和1.32 倍;SDI区的林地总碳储量76.50 t/hm2,比NI区49.61 t/hm2增加了54.2%;年净碳增量9.49 t/(hm2•a),是NI区5.01 t/(hm2•a)的近2倍。2）2010年（栽植第10年）,地下滴灌示范林达到了较高固碳水平,乔木层、草本层、枯落物层和土壤碳储量分别为34.71、8.60、8.45和56.20 t/hm2,林地总碳储量为107.19 t/hm2,年净碳增量达到了8.84 t/(hm2•a),比对照区625 t/(hm2•a)增加了41.4%。建议在干旱半干旱及存在季节性干旱的地区结合当地经济条件推广基于地下滴灌的优化水肥管理技术,大幅度提高杨树速生丰产林林地生产力和碳汇能力,为减缓全球增暖趋势发挥一定的作用。      

采用低分子有机树脂改善新疆速生杨树性能的研究

采用低分子有机树脂浸渍热压的方法,对新疆两种速生杨树沙兰杨和64#杨树进行改性处理.以木材表面硬度、力学性能、防腐阻燃、尺寸稳定性能作为指标对处理后的杨木性能作出评价.结果表明:(1) 密度、硬度有所增加,其中密度以沙兰杨基本密度增加最多,增幅为161.6%;硬度以64#杨的弦面提高最大,增幅67.5%.(2) 其顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、抗弯强度均有所提高,并且沙兰杨处理材的力学性能指标均高于64#杨.(3)通过耐腐处理,2种杨树处理材失重率均小于10%,属强耐腐级材料.(4)经过阻燃处理后,沙兰杨氧指数65%大于64#杨氧指数55%.(5)沙兰杨的气干体积干缩率均小于64#杨.     

速生意大利杨木防腐与强化复合改性

采用氨溶烷基铜铵(ACQ)防腐剂与脲醛树脂(UF)调制成的相溶复合改性剂,对速生意大利杨木进行一次性真空浸渍处理,使处理材力学性能提高并达到强防腐等级.优化工艺参数为:浸渍压力0.6 MPa、加压2 h、ACQ与UF的体积比为4∶1.处理后主要力学性能指标均提高22.46%以上.对浸渍材进行表面密实化优化工艺处理(压缩率为20%),各项力学性能指标均比素材提高52%以上.对浸渍材与ACQ处理材抗水、酸、碱抽提的抗流失性进行对比试验,前者比后者固着率提高0.84%以上.应用X射-线荧光光谱仪的Cu2+跟踪法,定量分析了浸渍材复合改性剂的含量分布和改性效果.     

MUG生物质树脂/硅酸钠木材改性剂的优化制备

【目的】通过优化葡萄糖/三聚氰胺/尿素树脂（MUG）的葡萄糖配比及MUG树脂与硅酸钠的配比,减少二氧化硅及葡萄糖羟基残留,以改善改性材吸湿、尺寸不稳定等问题。【方法】设置葡萄糖、三聚氰胺、尿素物质的量比为m∶1∶4（m分别为2,4,6,8,10和12）,根据红外解析树脂预聚程度,测定树脂黏度、固含量和水溶倍数等性能,筛选出优化MUG树脂的葡萄糖配比;将优化制备的MUG树脂与硅酸钠复配得5种改性剂：G₅S₂₅、G₁₀S₂₀、G₁₅S₁₅、G₂₀S₁₀、G₂₅S₅G代表MUG树脂,S代表硅酸钠,下标数值代表其在改性剂中的质量分数）,通过测定改性材黏度、pH值和改性材的密度、增重率、吸水率、尺寸稳定性、力学性能,优化MUG树脂与硅酸钠的复合配比。【结果】①随着葡萄糖增加,MUG树脂的黏度、固含量增大,水溶性好,储存更稳定。②红外分析表明,随着葡萄糖增加,MUG树脂在1 667 cm^-1处的酰胺羰基峰、在1 630 cm^-1处的酰胺N—H键弯曲振动峰均变小,在1 552和1 421 cm^-1处的亚氨基树脂特征峰、在770 cm^-1处的呋喃环特征峰均增强;当葡萄糖物质的量比增大至8以上时,上述吸收峰强度无明显变化,故葡萄糖物质的量比宜为8。③随着树脂含量增加,MUG树脂/硅酸钠改性剂的黏度增大、pH值降低,G₂₅S₅改性剂不稳定、易产生沉淀。④各组改性材中,以G₂₀S₁₀改性材的增重率最大、吸水率最低,径向、弦向、体积湿胀率最低;与素材相比,其密度提高了60.9%,浸水144 h时的吸水率下降35.4%;其径向、弦向、体积抗湿胀率分别为60.81%,34.20%和51.87%,抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度均比素材明显提高。【结论】MUG树脂能有效抑制硅酸钠引起的吸湿和皱缩,二者的优化复配比例为质量分数20%树脂和质量分数10%硅酸钠。