杉木-纳米CaCO_3复合材料结构表征及其复合机理分析

用SEM和TEM观察与表征该复合材料的微观结构,表明改性物质纳米粒子在杉木中的结合方式与单纯加入有机高分子或无机微米粒子有很大差别,并发现凝胶中的纳米CaCO3粒子多数以纳米尺度分布在木材细胞壁上,部分则沉积在木材中的纳米空间;基于二元复合理论,结合XRD和EDXA等,分析了其复合机理,结果表明:纳米CaCO3可与杉木木材形成良好的复合;纳米CaCO3与木材组分既有原位复合,但主要是其表面的大量不饱和残键以及游离羟基与杉木木材细胞壁主要组分—纤维素和半纤维素上的羟基形成化学结合。     

无机物填充改性复合木材的制备及性能研究

为改善速生杉木木材的性质,试验中先后用硫酸铝和水玻璃等溶液对其进行处理,浸入木材的铝离子与硅酸根离子结合,在木材微纤丝间隙和管胞(或纤维)的胞腔中生成硫酸铝沉淀,从而使木材中填充了大量的无机物,得到杉木无机复合木材.无机复合木材的尺寸稳定性显著提高,在最优化工艺下,复合木材的抗收缩系数可达34.21,稳定系数在80%以上.同时,复合木材除抗冲击韧性略有下降外,其余如抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度及硬度等主要力学性能指标均有明显提高.     

油杉、杉木和马尾松木材物理力学性质比较

对成熟人工林的油杉(Keteleeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)木材的物理与力学性质进行测定与比较。结果表明,油杉木材的气干湿胀性、抗弯强度、顺纹抗压强度和径面硬度最优,杉木木材的全干干缩率、气干干缩率和吸水后湿胀性最优,马尾松木材的气干密度、全干密度、端面硬度和弦面硬度最优。木材密度的表现为马尾松油杉杉木;木材稳定性的表现为杉木油杉马尾松;木材力学的表现为油杉马尾松杉木。     

酚醛树脂改性对管胞细胞壁力学性能的影响

采用水溶性低分子质量酚醛树脂处理杉木试样,使用纳米压痕测试技术对其管胞细胞壁的弹性模量和硬度进行测试。结果表明:处理试样管胞细胞壁的平均弹性模量和硬度比对照试样分别增加了32.94%和32.93%。使用紫外显微分光光度计分析得知,处理试样管胞细胞壁的吸光度远高于对照试样,说明低分子质量的酚醛树脂能够扩散进入到纳米级孔隙的杉木管胞细胞壁S2层内,并最终引起细胞壁力学性质的增加。     

基于百度试验法制定29年生杉木木材干燥基准的研究

以广西融安县西山林场1.5代种子园29年生杉木(Cunninghamia lanceolata)为样本,采用百度试验法,分析杉木木材的干燥特性,编制出杉木木材的干燥基准,结果表明:杉木属于易干燥树种,百度试验时出现的主要干燥缺陷为初期开裂和扭曲变形。初期开裂等级为3级;扭曲等级为3级;内裂等级为1级;截面变形等级为1级。根据29年生杉木木材的干燥特性,得出29年生杉木木材的干燥初期温度为60℃,干湿球温度差3～4℃,末期温度为90℃,拟制定25～30 mm厚29年生杉木木材的软(硬)干燥基准。实际干燥生产中使用软基准可减少干燥缺陷。     

杉木人工林碳汇木材复合经济收益分析及最优轮伐期确定——基于时间序列预测模型

【目的】探讨不同条件下杉木人工林碳汇木材复合经济收益及最优轮伐期的变化,为杉木经营者在碳汇交易背景下选择最优森林经营决策提供依据。【方法】以闽西北杉木人工林为研究对象,基于实地调查数据,利用时间序列预测模型(ARIMA)对杉木人工林蓄积量和碳储量进行拟合预测,并以此为基础数据,结合相关经济指标,采用年均净现值法(ANPV)和林地期望价法(LEV)分别计算杉木人工林经济收益和最优轮伐期;同时比较分析最优轮伐期和最大经济收益对立地质量、碳价格、利率3个不确定因素变化的响应。【结果】1)ARIMA模型对杉木人工林蓄积量和碳储量的拟合结果精度较高(预测模型中最低R~2为88.460%),以此获取了有效的林分生长预测数据;2)鉴于木材价格远高于碳价格的现状(取利率5%、理论碳价格173元·t-1的情况),增加碳汇经营目标并未改变以经济成熟为标准的最优轮伐期,但碳汇木材复合经济收益明显提高,对于不同立地质量的林分,其最大经济收益增加6.55%~10.12%(ANPV)和6.60%~10.72%(LEV);3)地位指数增加、碳价格提升及利率提高,都会导致最优轮伐期不同程度地提前,但影响效果存在差异。立地质量越好,碳价格越高,复合收益就越多,当碳价格达到600元·t-1时(取利率5%),不同立地质量的林分经济收益增加25.01%~35.09%(ANPV)和22.90%~37.19%(LEV);但高利率会导致经济收益明显降低,以立地指数14~16 m为例,当碳价格为123元·t-1时,在4%利率水平下林地复合经济收益几乎是7%利率水平下的3倍。【结论】1)基于现实林分调查数据的时间序列预测模型(ARIMA)对林分生长进行预测值得尝试和推广;2)在现有杉木经营环境下,即使增加碳汇经营目标,经营者在不改变采伐期的情况下也能获取最大复合经济收益,有利于经营者增加收入,增强其从事杉木经营的积极性;3)立地质量越好,碳汇木材复合经济收益越高,因此,选择立地条件较好的林地进行杉木造林,能提高经营者的经济收入;4)碳汇木材复合经营目标下,碳价格提高能有效提升杉木经营者的投资效益;5)利率的增加,碳汇木材复合经济收益明显降低,因此高利率不利于杉木人工林的经营。由此可见,碳汇木材复合经营对增加杉木经营者经济收益和发挥人工林碳汇潜力都具有重大的现实意义。     

密实化工艺对杉木木材力学性能影响规律北大核心

以人工林杉木木材为研究对象,采用全因子试验设计,通过控制不同热压温度(160、180、200℃)、热压时间(20、30、40 min)、压缩率(30%、40%、50%)3个工艺参数,对杉木进行压缩密实化改性,分析不同工艺参数对木材力学性能、微观形貌、细胞壁力学性能和结晶度的影响,进而筛选出优选工艺。结果表明:在热压温度为180℃、压缩率为50%、热压时间为40 min的工艺条件下,制备的密实化木材性能较优,其抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度和硬度分别为130.4 MPa、12338 MPa、113.1 MPa和1631 N,相对于未处理材分别提高112%、113%、44%和55%。扫描电镜观察结果表明:早材细胞几乎均被压溃,并沿着木射线方向出现一定规律的褶皱,而晚材细胞部分出现压溃,较大部分则保持原有的腔体结构。密实化木材细胞壁的硬度和弹性模量比未处理材分别增加了16.7%和45.7%。压缩处理后,木材的结晶度有所增大,未处理材和压缩材的结晶度分别为46%和53%。     

超临界CO_2流体处理工艺对木材渗透性的影响

以苯—乙醇为夹带剂,研究超临界CO2流体不同处理压力、温度、时间对福建产杉木、马尾松、檫木木材渗透性的影响。结果表明,在35 MPa内,处理压力的增大有利于3种木材渗透性的提高;杉木在处理温度为40℃时,渗透性的变化率达到最大,为493%,马尾松和檫木在处理温度为45℃时,渗透性的变化率达到最大,分别为479%和349%;较佳的处理时间为30 min。     

杨木浸渍填充改性实验

通过浸渍填充碳酸钠和氯化钙两种不同的无机盐溶液,使浸入木材的钙离子与碳酸根离子结合。在木材微纤丝间隙和管胞的胞腔中生成稳定的固体化合物碳酸钙,从而使杨木中填充了大量的无机物,得到无机复合木材。实验表明当温度为60℃、CaCl2溶液浓度为40%、Na2CO3溶液浓度为25%时,木材增重率最大,可达32.4%;而且处理过的杨木试件的硬度均比未处理高,且硬度平均提高24.36%。     

人工林杉木木材力学性质对高温热处理条件变化的响应

以人工林杉木为试材,分别用空气和菜子油为介质,在温度为180,200和220 ℃对其分别热处理1,3和5 h,研究试材的抗弯强度(MOR)、抗弯弹性模量(MOE)、顺纹抗压强度、表面硬度对高温热处理条件变化的响应,同时对处理材的主要化学成分进行分析,用扫描电镜对处理材横切面微观结构进行观察.结果表明:人工林杉木试材的4种主要力学性质对不同条件热处理的响应程度不同.无论是空气热处理还是油热处理,试材的MOR,MOE,顺纹抗压强度与对照比有不同程度的降低,且随处理温度升高、时间延长,下降幅度增大,相比于时间,温度的影响更显著;180 ℃热处理1,3和5 h时,试材的MOR,MOE与对照比未发生明显变化(降幅在3%以内),而顺纹抗压强度则明显低于对照,两介质中降低幅度分别在3.29%～9.58%和3.89%～7.18%;200 ℃以上处理时,不同时间处理的3种主要力学性质不仅显著或极显著低于对照,且各性质问的差异也达显著或极显著水平;对硬度的测试结果表明:180 ℃热处理时,试件的径面硬度和弦面硬度均随时间的延长而增大;200 ℃热处理3 h时,试件的硬度达最大,与对照差异达显著水平;随后热处理试件的硬度开始降低,220 ℃热处理5 h后试件的硬度又明显低于对照.在隔氧的油介质中进行热处理,4种主要力学性质的变化程度低于空气介质处理材,当温度高于200 ℃时,两介质处理间的差异达显著水平.而热处理过程中木材主要化学组成与横切面微观结构变化的差异,反映了4种主要力学性质对不同条件热处理时表现出的响应差异.