不同压缩率下杉木低分子质量酚醛树脂浸注研究

【目的】在不同压缩率下对杉木的低分子质量酚醛树脂浸注进行较为系统的研究,以期为人工林杉木的树脂浸注处理提供理论依据和技术参考。【方法】采用万能力学试验机对杉木试样进行径向压缩,使其压缩率分别为10%,20%,30%和40%,通过差示量热扫描仪对不同压缩率下杉木的微孔隙变化进行分析;以水溶性低分子质量酚醛树脂为浸注液,对不同压缩率下杉木在不同浸注阶段(卸压过程、卸压后)和不同浸注时间下的树脂浸注量及相应的浸注贡献率按照杉木试材重量变化进行测算,探索杉木压缩率与增重率之间的关系;通过超景深三维显微镜观测和傅里叶红外光谱,对压缩浸注后树脂在杉木中的分布及官能团变化进行分析。【结果】1)压缩处理能有效增大杉木的微孔体积,尤其是1～20 nm和200～400 nm孔径的孔隙体积显著增加。2)杉木在压缩率为10%～40%时,随着压缩率的提高,酚醛树脂的最大浸注量从0.053 g/cm~3增加至0.265 g/cm~3,卸压过程的浸注贡献率由16.85%增加至53.19%。在试验的所有压缩率下,酚醛树脂的浸注贡献率均在30 min内达到60%。3)杉木树脂压缩浸注的增重率与压缩率呈线性正相关关系,在压缩率不超过40%的情况下,压缩率每升高1%,杉木的增重率增加0.22%。4)酚醛树脂溶液浸注杉木时,其不但能浸注到杉木细胞腔内,也能浸注到细胞壁内,并且与细胞壁成分产生化学交联。【结论】压缩处理能很好地使低分子质量酚醛树脂浸注入木材中,有效提高树脂的浸注效率。在工业浸注处理时,为了提高树脂的浸注量和浸注效率,应尽量选取较高的木材压缩率,并注重卸压阶段的浸注效果。     

功能型改性剂对轻木性能的影响

以人工林轻木为研究对象,采用酚醛树脂和壳聚糖2种不同功能类型的改性剂对试件进行改性处理,并用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪对改性前后木材的相关性能进行表征,分析改性前后木材性能的变化。结果表明,PF树脂改性后,轻木的抗胀率和阻湿率达到30％左右,端面硬度、径面硬度和顺纹抗压强度分别提高29.7％,25.0％,50.0％;单位质量的壳聚糖对轻木力学性能的贡献是PF树脂的4～8倍。红外光谱图表明,改性剂与木材内部基团发生交联反应。X射线衍射仪测试表明,木材改性剂使木材结晶区域宽度均增加约0.2 nm,其中PF处理后轻木的相对结晶度提高4.0％,而壳聚糖处理后的轻木相对结晶度提高约12.2％。     

柠檬酸与蔗糖改性杉木的物理性能

采用不同质量浓度的柠檬酸与蔗糖复配改性剂处理人工林杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook),系统地评价了改性处理对杉木关键物理性能的影响.结果表明:随着改性剂质量浓度的增加,杉木密度增加、孔隙率降低的同时,木材表面明度下降、色差增加,木材颜色由未处理杉木的浅黄色向处理后的棕褐色转变.流失性能测试表明,经水浸泡清洗后单纯的蔗糖处理木材的流失率近96％,而柠檬酸和蔗糖复配改性处理杉木的流失率则降至21％,表明柠檬酸对蔗糖的交联固着效果良好.尺寸稳定性分析表明,蔗糖本身处理并不能改善木材的尺寸稳定性;与未处理木材相比,柠檬酸与蔗糖复配改性剂处理杉木的增容率可达6％、干缩率下降55％以上,尺寸稳定性实质性增强.综上所述,柠檬酸作为交联剂能够有效的将蔗糖固定在木材内,改善杉木尺寸稳定性等关键材性.复配改性剂具有环境友好性和来源可持续性.     

2种风电叶片竹木复合材料原材料树脂浸渍量研究

为了探索风力发电机叶片复合材料原材料炭化竹片及杉木薄板的环氧树脂浸渍性能,将炭化竹片及杉木薄板浸渍在不同固含量的混合环氧树脂中,研究炭化竹片及杉木薄板试件在不同浸渍时间的漫渍量.结果表明:(1)当环氧混合浸渍树脂的固含量相同时,随着浸渍时间的延长,杉木薄板和炭化竹片的树脂浸渍量运渐增加,而后趋于稳定;(2)在相同的浸渍时间内,杉木薄板和炭化竹片在较高固含量的环氧混合浸渍树脂中的树脂浸渍量均高于低固含量的环氧混合浸渍树脂;(3)炭化竹片的树脂浸渍量均较杉木薄板低,说明材料的硬度或密度对树脂浸渍量有很大的影响.     

杉木地板基材表面的浸渍抗菌

研究了杉木地板基材表面经过三聚氰胺抗菌树脂浸渍处理后抗菌性能.结果表明:未经处理杉木基材不具备抗菌性能,经过三聚氰胺浸渍处理后具备一定的抗菌性能,可能因为甲醛释放或三聚氰胺自身对细菌起到抑制作用;添加载银抗菌剂后,杉木表面的抗菌性能不断增强,当三聚氰胺中抗菌剂质量分数达1％时,抗菌率达99.9％,符合抗菌产品的要求,但抗菌剂的加入对浸渍树脂的渗透性有一定的延迟作用.     

速生杉木甲基丙烯酸甲酯改性及材性研究

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)对速生杉木Cunninghamia lanceolata进行改性处理,试验结果表明:MMA单体在杉木中的渗透性好,改性后的杉木密度增加,且密度分布均匀;当密度增加率为60％时,木材力学性能最好,抗弯强度提高6.37％,端面硬度提高90.77％,顺纹抗压强度提高36.62％;改性材尺寸稳定性得...     

前处理与后处理对木材糠醇浸渍中可渗透性的影响

[目的]探讨不同处理木材低压糠醇浸渍改性的效果。[方法]以橡胶木为研究对象,探讨预汽蒸、预水煮处理以及后静置对糠醇浸渍木材渗透性的影响。[结果]水煮时间越长、温度越高,渗透效果越好,以6 h,75℃的水煮处理效果为佳;汽蒸处理也可较好地改善糠醇的渗透效果,尤以4 h、126℃的汽蒸效果为佳;后静置工艺可以显著提高糠醇在木材中的渗透性。此外,浸渍面积比与糠醇改性木材增重率有明显的线性关系,增重率越大,浸渍面积比越大。[结论]预汽蒸、预水煮和后静置均能提高糠醇在橡胶木内的渗透性。     

大豆蛋白改性酚醛树脂制备及其固化特性研究

采用富含氨基的大豆蛋白对酚醛树脂进行共缩聚改性,探索蛋白对酚醛树脂低温快速固化的影响。通过检测树脂的pH、固含量、凝胶时间,以及结合红外、热重、差示扫描量热分析等方法对改性的酚醛树脂的各项性能进行研究。结果表明,大豆蛋白改性酚醛树脂具有良好的理化特性和胶接性能,其中30%SPF树脂制备胶合板的胶合强度高,达到1.30 MPa;大豆蛋白与苯酚、甲醛发生了共缩聚反应,形成的大豆蛋白-苯酚-甲醛共缩聚树脂结构具有优异的热稳定性,且具有较低的固化温度。该研究解决了酚醛树脂存在的固化温度高、固化速率慢、高度依赖化石资源等缺点,为其在木材工业中广泛应用提供依据。     

杨木,柳杉表面压密材的研究

采用水溶性低分子量酚醛树脂固定大叶山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｄａｖｉｄｉａｎａｖａｒ．ｍａｃｒｏｐｈｙｌａ）和柳杉（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａｆｏｒｔｕｎｅｉ）的木材压缩变形,制造表面压密材,并对其物理力学性能指标进行检测分析,结果如下：①随着树脂质量分数的增加,木材的增重率明显增加;②在冷水、热水恢复实验中,树脂质量分数小于５％,任一压缩率下的压缩变形都发生恢复,当树脂质量分数超过１０％时,压缩变形完全被固定;③随着压缩率的增加,表面压密材的硬度、顺纹抗压强度、弹性模量和静曲强度都明显增加,当压缩率一定时,树脂质量分数的变化对上述指标的影响不大     

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。     

基于随机森林的杉木适生性预测研究

以中国林业科学研究院热带林业实验中心杉木树种为研究对象,从森林资源二类调查数据中提取优势树种为杉木的小班,将样本数据按7:3的比例分为训练样本和测试样本。以海拔、地貌类型、坡度、坡向、坡位、土壤种类、成土母岩、土壤厚度、腐殖质层厚度为输入变量,以杉木生长适宜性为输出变量,运用随机森林算法建立杉木适生性预测模型,对不同立地条件下的造林地进行杉木适生性预测。同时,利用随机森林模型的变量重要性评估功能,分析了各立地因子对杉木生长的影响权重。结果表明:基于随机森林的杉木适生性预测模型的训练精度为84.3%,泛化精度达到89.5%,具有较高的预测准确率;研究区域内对杉木生长影响较大的立地因子依次为坡度、坡向、腐殖质层厚、海拔,影响因素较小的是土壤种类、土层厚度;就单因素的影响而言,海拔≥350 m的低山和中山地区,坡度在25°~34°之间比较适宜杉木生长。基于随机森林的杉木适生性预测模型可处理复杂的非线性关系,可将模型应用到无林地的造林决策,实现有林地与无林地对杉木适生性判断的有机统一,也可推广到其他树种,为适地适树提供依据。      

人工林峦大杉木材的物理力学性质

对福建省引种的24年生峦大杉的木材物理力学性质进行检测,结果表明：峦大杉木材的气干密度为0．344g／cm3、弦向全干干缩率6．020％、弦向湿胀性6．440％、吸水性237．810％、顺纹抗压强度6．004MPa、抗弯弹性模量7250．810MPa、抗弯强度59．840MPa、顺纹抗拉强度62．800MPa;峦大杉的材质与杉木相近,应用方面可参考杉木,在木构件加工时,其安全系数可使用杉木的量值。     

火灾对森林土壤微生物数量特征的影响

以福建省三明市沙县火烧杉木林、马尾松林和未火烧马尾松林土壤为研究对象,测定土壤中主要微生物类群的数量.结果表明,火烧对土壤微生物数量产生重大影响.土层深度为0-20 cm,火烧马尾松林土壤微环境受到明显干扰,随土层深度的增加,细菌数量逐渐减少,真菌数量逐渐增加;深度大于20 cm,火烧的影响程度逐渐降低,细菌和真菌的数量变化与上述相反,火烧马尾松林土壤微生物总数低于未烧林,火烧杉木林微生物数量变化幅度较小;在20-40 cm深处,细菌数量随土层深度的增加而略有增加,真菌数量则略有减少.2种火烧林型土壤细菌和真菌总数呈极显著差异(P0.01).受林火干扰,在0-5 cm深处的表层土中,火烧马尾松林土壤微生物数量大于火烧杉木林,火烧马尾松林土壤真菌的r=-0.6841,细菌的r=-0.5288;火烧杉木林土壤真菌的r=-0.7216,细菌的r=-0.3789.相关分析表明,在显著性水平取0.05时,2种火烧林型的土壤微生物数量与土层深度间呈负相关关系.     

3种无损检测技术评估足尺规格材的静态弹性模量

首先利用横向振动、纵向基频振动和超声波3种无损检测法获得天然林樟子松Pinus sylvestris var.mongolica足尺规格材（38 mm×89 mm×4 000 mm）和人工林杉木Cunninghamia lanceolata足尺规格材（45 mm×90 mm×2 500 mm）动态弹性模量,同时根据D198-99（American Society for Testing and Materials）标准测试了其静态弹性模量;进而通过探讨动态与静态弹性模量之间的相互关系。研究结果表明,无论对哪种木材的规格材,利用上述3种无损检测方法获得动态弹性模量（Etv,Efr,Eusw）与静态弹性模量（Etru）平均值之间的关系为：Eusw〉Efr〉Etru〉Etv;动态弹性模量与静态弹性模量之间的线性相关极显著,表明这3种无损检测方法均可以用于评估规格材的静态弹性性质;从设备的方便、可靠和易操作等方面综合考虑,利用纵向基频振动法来评估规格材的静态弹性模量,其预测效果更为理想;天然林樟子松和人工林杉木比较而言,动静态弹性模量线性相关决定系数前者大于后者,即预测天然林樟子松规格材效果更好。     

杉木间伐材ACQ与UF复合改性初步研究

研究应用ACQ防腐剂、改性UF树脂和特制CHC添加剂,调制成相溶的环保型复合改性剂,采用一次性真空浸渍处理杉木间伐材,使处理材达防腐、防虫、防霉、强化复合改性目的.其优化工艺参数:浸渍压力0.7 MPa、加压时间2 h、ACQ/UF体积比4∶1,提高各项力学性能指标为:顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、抗弯强度、磨耗量(径面、弦面)各增加21%、11.2%、32.92%(160%、162%).处理材密度可增加30%以上,经扫描电镜微观结构分析,其渗透性良好.     

杉木光皮桦纯林及混交林生物量

从林分生长、生物量、空间分布格局及土壤养分等方面，对营造于福建南平的5年生杉木与光皮桦混交林及其纯林进行了研究。结果表明:杉木与光皮桦混交林及光皮桦纯林具有较高的林分生产力，光皮桦纯林和杉木光皮桦混交林生物量分别比杉木纯林大86.44%和30.87%。杉木与光皮桦混交林不仅有利于维护地力，促进杉木生长，而且还形成较好的林分结构，杉木光皮桦事状混交模式是值得推广的杉阔造林模型。图2表3参6。     

油棕叶梗重组方材制备工艺

以油棕叶梗为原材料、酚醛树脂为胶黏剂,采用正交试验方法研究重组方材密度、施胶量、热压时间和热压温度对油棕叶梗重组方材力学性能的影响。结果表明,密度对油棕叶梗重组方材性能的影响较大,密度和施胶量越大,重组方材力学性能越好;热压温度和热压时间对油棕叶梗重组方材性能的影响比较复杂。综合考虑确定油棕叶梗重组方材的较优制备工艺条件为:密度0.7 g/cm³,施胶量12%,热压温度180℃,热压时间40 min;较优工艺条件下油棕叶梗重组方材的弹性模量为7 185 MPa,静曲强度为68.7 MPa,顺纹抗压强度为35 MPa,内结合强度为0.21 MPa。密度为0.7 g/cm³的油棕叶梗重组方材的弹性模量、静曲强度、顺纹抗压强度高于了杉木的性能。     

楠木杉木混交林生长效应研究

采用3个处理4次重复的完全随机区组设计对楠木与杉木混交林生长效应进行研究 结果表明: 楠木与杉木混交对林木生长有促进作用, 混交林中楠木的胸径、树高、单株材积和林分蓄积均明显高于楠木纯林, 分别为楠木纯林的121 2%、134 6%、194 4%和104 8%; 混交林中杉木的胸径、树高、单株材积也明显高于杉木纯林, 分别为杉木纯林的124 36%、104 2%和164 1%, 其杉木蓄积量也达到了杉木纯林的82 9%; 楠杉混交林林分生物量高于各自纯林, 分别为楠木纯林和杉木纯林的254 4%和134 8%; 不同林分林下植被生物量大小排序为楠木纯林>混交林>杉木纯林     

杉木林下套种雷公藤试验研究

杉木林下套种雷公藤试验研究结果表明,林下套种雷公藤生长发育较好,植株基径、每丛枝数和单丛干物质重量等明显优于纯雷公藤,而单位面积产量与纯雷公藤相当,经济效益更好。六年生平均基径达1.5 cm,每丛枝数平均11条,每丛干重3.71 kg,分别比纯雷公藤提高25.0%、37.5%和32.97%,产量达28 t/hm2左右。同时,林下套种还有利于提高杉木林分生产力,具有广阔的推广应用前景;坡位、坡向等立地环境因子对雷公藤的生长发育影响较大,坡位以下坡生长最好,坡向以半阴半阳坡生长发育最好。     

弦向角对立木圆盘无损检测中电阻的影响

研究了电流在不同树种圆盘横截面上传导时电阻的变化情况,以期进一步认识其传导规律及影响因素,为利用电阻法进行木材缺陷检测提供理论依据。选择白桦(Betula platyphylla)、红松(Pinus koraiensis)、落叶松(Larix gmelinii)、青杨(Populus davidiana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)5种树种的10个圆盘为试验材料,在圆盘的横截面上,测试不同弦向角下的圆盘电阻,并讨论其变化规律。结果表明:径向对称弦向角对圆盘电阻值的影响无显著性差异(P0.05),其它弦向角对圆盘电阻值的影响差异极其显著(P0.01);电流在圆盘横截面上传导时电阻值随弦向角的增大先增大后减小,径向电阻值最大。不同弦向角下圆盘电阻值拟合曲线为一条开口向下的抛物线,相关系数均高于0.9;不同树种的试样在相同弦向角下的电阻值不同,但变化趋势相同。