高温热处理速生桉木材的疏水性能研究

【目的】揭示速生桉木材的疏水原因,提高速生桉木材的生物耐久性。【方法】速生桉木材分别经180％水蒸汽热处理1、2和4hA,测量接触角、粗糙度,进行FTIR分析、观察表面形貌特征,并对接触角、处理时间和粗糙度进行偏相关分析。【结果】未处理速生桉锯材表面接触角均值为86．57°,热处理锯材表面接触角均在1120以上。随着热处理时间的延长,接触角显著提高,接触角曲线变化趋于平稳有序。亲水官能团羟基在3415．37cm处出现吸收峰,未处理材的峰值吸光值为2．22,热处理1h后吸光值显著下降至1．38,热处理2和4h分别降低至1．34和1．30,降幅明显。亲水官能团羰基在1618．09cm。处出现吸收峰,未处理材的峰值吸光值为0．80,热处理1hA,吸光值轻微下降至0．72,热处理2和4h后均为0．66,下降不再明显。速生桉木材在高温状态下表面发生开裂、扭曲等,影响了表面的平整度,但粗糙度变化并无显著规律。粗糙度与接触角净相关系数为-0．050,完全不相关;接触角和处理时间偏相关系数为0．746,显著相关;处理时间和粗糙度低相关。【结论】经180％水蒸汽热处理后速生桉木材粗糙度与接触角变化无相关性,热处理时间对接触影响显著,热处理温度的提高会啬粗糙度,但不影响木材的疏水性能。     

蒸汽热处理对杉木表面接触角的影响(英文)

探索热处理对杉木接触角的影响,分析接触角变化的因素。杉木经180°热处理后,接触角变化曲线更加集中和有序处理时间对接触角影响显著。与未处理材相比,处理4 h后,接触角由51°增至124°,亲水官能团羟基的吸光度由2.08降至1.63,羰基吸光度从0.92降到0.62。粗糙度对接触角的影响并不显著,热处理使杉木表面形貌发生改变,有镂空现象产生,杉木热处理后接触角增大,可以应用在户外、桑拿等场所。     

蒸汽热处理对杉木表面接触角的影响

探索热处理对杉木接触角的影响,分析接触角变化的因素.杉木经180℃热处理后,接触角变化曲线更加集中和有序,处理时间对接触角影响显著.与未处理材相比,处理4h后,接触角由51.增至124.,亲水官能团羟基的吸光度由2.08降至1.63,羰基吸光度从0.92降到0.62.粗糙度对接触角的影响并不显著.热处理使杉木表面形貌发生改变,有镂空现象产生.杉木热处理后接触角增大,可以应用在户外、桑拿等场所.     

真空热处理对落叶松木材表面性能的影响

以落叶松木材为研究对象,分别在160、180、200、220、240℃的条件下对其进行真空热处理4 h。测试了不同极性的液体在木材表面的接触角,并计算了木材的表面自由能;利用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析了木材在热处理过程中官能团和表面化学成分的变化。结果表明:经真空热处理后,木材的润湿性下降;极性不同的液体在落叶松热处理材表面的接触角大于在未处理木材表面的接触角。随着热处理温度的升高,木材的表面自由能呈下降趋势。红外谱图显示,随着热处理温度的升高,木材中羟基吸收峰与羰基吸收峰的强度均呈下降趋势,部分木质素成分发生降解。XPS测试结果显示,热处理后落叶松表面C元素相对值增加,氧碳比下降,从C原子结合形式来看,C1相对值增加,C2呈减少的趋势,C3无明显变化规律。     

基于纳米压印技术的遗态仿生设计各向异性超疏水木材

采用纳米压印技术与硅烷化接枝改性处理相结合的方法,将遗态材料茭草叶表面的微纳米槽棱构筑于木材表面,得到遗态仿生各项异性超疏水木材.通过SEM、EDS、XRD、FTIR以及WCA对试样的微观形貌、化学元素组成、表面化学状态以及润湿性进行表征.结果表明:遗态仿生各向异性超疏水木材表面具有与茭草叶类似的微观形貌;其水接触角为158°,表现出超疏水性能;此外,其表面的水滴在翻转至垂槽方向时,水滴粘附在试样表面没有滴落,而平槽方向上水滴迅速滚落,表现各项异性.同时,经不同温度蒸煮处理后对其稳定超疏水性进行了测试,结果表明其水接触角均大于150°,仍具有超疏水特性,制备的超疏水木材表面具有耐久性与耐候性.     

纳米ZnO改性蜂蜡处理缅甸花梨木材表面性能

为了提升传统烫蜡工艺处理后木材的表面性能,采用3种质量分数(0.5%、1.0%、2.0%)的纳米ZnO分别对烫蜡原料蜂蜡进行共混改性,并按照传统烫蜡工艺对缅甸花梨木试件进行表面改性蜂蜡烫蜡处理。采用扫描电子显微镜和能谱仪对处理材的微观形貌及纳米材料分散情况进行表征,通过分析处理材表面的耐紫外老化性、疏水性及抗菌性,探讨不同纳米ZnO含量对烫蜡后木材表面性能的影响。结果表明:经纳米ZnO改性蜂蜡烫蜡后的木材表面的颜色稳定性、疏水性和抗菌性均得到了明显改善。质量分数为1%的纳米ZnO改性蜂蜡处理材的表面性能最佳;96 h紫外老化后,其总色差较纯蜂蜡处理材降低了42%,接触角始终保持在102°以上;具备了显著的抗菌性,抑菌率可达65%。纳米 ZnO改性蜂蜡烫蜡后的木器颜色能够持久稳定,对于烫蜡木器使用范围的扩展具有重要意义。      

热处理复合硅乳液浸渍杨木表面疏水性的研究

以微、纳米二氧化硅和硅油(羟基硅油和含氢硅油)为主要原料,经高压均质制备了二氧化硅/硅油复合乳液(CSE),稀释后与催化剂混合,经真空-加压浸渍后联合180 ℃热处理改性东北青杨边材,构建疏水表面。测试并分析了改性材表面的接触角、滚动角、表面粗糙度,并采用场发射扫描电子显微镜-X射线能量色散谱仪和原子力显微镜观察改性材表面的微观形态并对细胞壁中的元素分布进行了检测。结果表明:1)2.7%CSE/热改性材的3个切面上的水分接触角和滚动角均达到了超疏水性的要求,随着CSE质量分数的进一步增加,改性材表面的疏水性呈递减趋势;2)与高质量分数的复合硅乳液相比,2.7%CSE/热改性材的3个切面的各项粗糙度与荷叶表面粗糙度最接近,单独依靠木材表面或硅树脂膜自身的粗糙度均无法模拟出与荷叶表面相似的粗糙度;3)改性材表面生成了和荷叶表面乳突相类似的新纳米、微米两级复合乳突;4)复合硅乳液中的Si元素渗入了木材细胞壁,且在木材表面有大量沉积。      

热处理对毛白杨木材力学性能的影响机理

采用常压过热蒸汽对毛白杨木材进行热处理,处理温度为120、140、160、180、200℃,处理时间为3h,压力为0.1 MPa,分析了热处理对毛白杨木材的质量损失率、力学性能及结晶度的影响,采用X射线衍射仪测试毛白杨木材002晶面衍射峰的位置和结晶度。结果表明:热处理没有改变结晶区的位置,但热处理对毛白杨木材结晶度的影响较明显,当热处理温度从120℃升高至200℃时,其结晶度分别提高了5.4%、7.19%、5.5%、11.29%和5.57%,呈现出先增大再减小的趋势,180℃处理后的木材结晶度达到最大。研究了热处理后木材的质量损失率和002晶面衍射峰的结晶度与各力学强度间的相关关系,结果表明:在热处理过程中影响木材力学强度的主要因素是质量损失率,次要因素是结晶度。     

木材表面冷等离子体改性后的时效性研究

采用氮气和氧气2种冷离子体改性木材表面,利用水和二碘甲烷测试不同放置时间下木材表面接触角,根据YGGF方程计算表面自由能及其色散力和极性力。结果表明;经氧气和氮气冷等离子体改性后的木材表面自由能显著提高,1h后测得其表面自由能分别提高54．23％和54．41％;2种等离子体改性后表面自由能都随放置时间的延长逐渐降低,6～10d内活性降低迅速,14～21d后接近于改性前水平;氧气处理后木材表面接触角更小,处理效果更好。     

基于纳米SiO_2-PDMS体系的耐磨超疏水木材表面构建与特性评价

通过St?ber法与溶液自组装的方法在二氧化硅球表面接枝了十八烷基三氯硅烷,采用滴涂的方法在木材表面制备聚二甲基硅氧烷和二氧化硅涂层。用SEM、FT-IR、XPS对其微观形貌、化学组分、表面结构进行表征;通过砂纸磨损实验、静态水接触角和滚转角对其稳定性能进行了测试和评价。结果表明:在木材表面沉积了纳米SiO2-PDMS涂层,改变了木材的润湿性与稳定性;SiO2-PDMS超疏水木材不但没有改变木材的色彩纹理,还使木材表面具有低黏附超疏水特性,接触角约为158°,滚动角为6°。SiO2-PDMS超疏水木材仍然保持了超疏水性,说明SiO2-PDMS超疏水木材具有良好的机械稳定性,因此所制得的木材表面不仅具有超疏水性,而且在砂纸磨损试验后具有优良的耐磨性。     

热处理工艺对甘油/热处理木材性能的影响

以毛白杨（Populus tomentosa）、云杉（Picea asperata）为研究对象,测定并分析了40%甘油水溶液预处理木材经过温度分别为160、180、200℃,时间分别为2、3、4 h的不同热处理工艺处理后,热处理材的平衡含水率、吸湿抗胀率、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度。结果表明,160℃甘油/热处理木材的平衡含水率高于素材和相同热处理工艺处理的未预处理材,随着热处理温度的升高和时间的延长,甘油/热处理木材的平衡含水率逐渐降低;在相同的热处理工艺下,甘油/热处理木材的吸湿抗胀率均大于未预处理的热处理材,并随着热处理温度的升高和时间的延长而升高;甘油/热处理木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度低于未预处理的热处理材,甘油预处理对毛白杨热处理材力学性能降低的影响大于云杉热处理材。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

【目的】研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考。【方法】在水蒸气保护下,经不同温度（160、180、200、220、240℃）、不同时间（1、2、3 h）处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能。【结果】随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1 h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1 h最高,3 h次之,2 h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小。【结论】高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

[目的]研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考.[方法]在水蒸气保护下,经不同温度(160、180、200、220、240℃)、不同时间(1、2、3h)处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能.[结果]随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1h最高,3h次之,2h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小.[结论]高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势.     

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。     

基于模板印刷法的仿生超疏水木材的研制

通过模板印刷法改性处理木材表面,得到与玫瑰花瓣表面结构相同的纳米形貌超疏水木材。使用接触角检测仪测量样品表面润湿性,使用能谱分析仪(EDS)测定模板的化学成分,使用XRD测定试样晶体结构,使用DTG-60AH测定试样热稳定性。结果表明:制备的仿生超疏水木材没有改变木材的基本系能,但使木材表面具有高黏附超疏水特性;仿生超疏水木材表面的静态水接触角约为(157. 5°±0. 5°),可以阻止木材吸收水分;仿生超疏水木材具备的良好的热稳定性,热解过程质量损失约73. 2%,低于未经改性木材。     

热处理对人工林杉木尺寸稳定性的影响

以人工林杉木为试材,对分别用热油和热空气为介质,在温度为180℃、200℃和220℃分别热处理1 h、3h和5h后试件的抗吸水率、抗胀率和表面接触角进行了测定,并用化学法分析了处理材主要成分的变化.结果表明:热处理后试件的尺寸稳定性能均显著高于未处理对照材(P＜0.05).且随温度的升高、处理时间的延长,木材的尺寸稳定性明显增加;在隔氧的油介质中进行热处理,试件的尺寸稳定性明显高于热空气处理材.对处理材主要化学成分的分析表明热处理使木材尺寸稳定的机理是处理过程中木材细胞壁组分尤其是半纤维素和少量的纤维素发生了化学降解.     

高熔点石蜡处理木材的物理和力学性能

为了提高木材的防水性和力学性能,以两种高熔点费托蜡2120和3105H为改性剂,在熔融状态下通过真空加压的方式处理杨木和辐射松,系统分析了石蜡处理对木材的密度、吸湿吸水、表面接触角、抗弯强度、冲击强度等性能的影响。结果表明:与未处理木材相比,费托蜡处理木材的密度提高约2倍,吸水和吸湿速率下降,吸水和吸湿总量分别降低约70%和50%,动态水接触角增加到100°左右且保持稳定,处理材的疏水性明显增强。费托蜡浸渍处理可提高木材抗弯强度和表面强度分别达62%和30%,对冲击强度没有负面影响。由此得出:两种费托蜡可以有效提高木材的防水效果,增强木材强度,提升人工林杨木和辐射松木材材质。     

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。     

热处理对表面密实材变形固定及性能影响

目的高温热处理是一种广泛使用的木材压缩变形固定方法,以往研究中大多对木材进行整体热处理,但整体热处理方式耗时长能耗大,且表面密实材仅仅是表面几毫米的密实层需要固定,因此有必要探究一种适合表面密实材的变形固定方法。方法本研究采用热压机对表面密实材进行表面热处理,并对不同条件处理后的试件进行回弹率、表面硬度、耐磨性、材色的测定和红外光谱分析,探讨热处理对表面密实材变形固定和性能的影响。结果热处理对固定木材表面的压缩变形效果显著,且吸湿、吸水和水煮回弹率均随着处理温度的升高或处理时间的延长而降低。当温度高于200 ℃,延长处理时间会造成木材表面硬度和耐磨性的降低。随着热处理温度的升高或处理时间的延长,表面密实材的明度差、红绿轴色品指数差和黄蓝轴色品指数差的绝对值增大,色差增大,材色变深。热处理后各吸收峰的吸光度均呈现降低的趋势,且随热处理温度的升高和处理时间的延长降低越明显,在高温作用下木材3大组成成分纤维素、半纤维素和木素由于热解反应导致其含量降低,另外影响木材尺寸稳定性的羟基和羰基的数量也相应减少。结论热处理可以对表面密实材进行有效地变形固定,但提高处理温度或延长处理时间会导致木材表面硬度和耐磨性的降低以及材色的变化。      

光控润湿性转换的抑菌性木材基银钛复合薄膜

以水热法和银镜法在木材表面制备出Ag-TiO2复合微纳米结构薄膜,并通过有机物氟硅烷修饰使木材表面具有超疏水性。采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线衍射能谱（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和接触角测试等方法对木材表面进行了分析和表征。研究结果显示,经氟硅烷修饰后的Ag-TiO2负载的木材表面具有良好的紫外光驱动润湿性转换的特性,即光照前为超疏水性（152．8°）和亲油性（25°）,光照一段时间后转变为超疏油性（150．2°）和亲水性（26．2°）。这是由于氟硅烷受到紫外光照射后会光致分解破坏一部分的烷基链,并在紫外光的激发下产生亲水基团所致。同时,与单纯TiO2负载的木材相比,Ag-TiO2复合薄膜中银纳米颗粒赋予了木材良好的抑菌性能,可提高木材的生物耐久性。以上研究为木材润湿性转换的智能化设计和多功能化设计开辟了新的途径。