竹束单板层积材连续成板预压密实化的工艺及性能

为利用间歇式热压工艺加工大尺寸竹束单板层积材(BLVL),提出采用酚醛树脂胶(PF)和聚醋酸乙烯乳液胶(PVAc)混配胶液浸渍纤维化竹束单板工艺来增加板坯的初黏性和预压性能,并对预压板坯性能的影响因素进行研究,主要包括m(PF)∶m(PVAc)、预压时间和预压温度等,分析不同m(PF)∶m(PVAc)对BLVL力学性能的影响。结果表明:m(PF)∶m(PVAc)=6∶1、预压时间为15~30 min、预压温度为50~60℃时,预压板坯的性能较优,制得的BLVL具有较高的力学性能,弹性模量、静曲强度和水平剪切强度分别为:25.47 GPa、255.62 MPa和18.22 MPa。     

竹单板条层积复合材制备工艺及物理力学性能

以竹单板条、酚醛树脂(PF)胶黏剂、异氰酸酯(PMDI)胶黏剂为主要原料,按照设计的工艺流程制备了竹单板条层积复合材(PBSC);采用正交试验法,分析竹单板条原料规格尺寸、PF和PMDI两种胶黏剂溶液质量分数及浸渍时间对PBSC物理力学性能的影响,遴选制备PBSC的适宜工艺参数。结果表明:在实验范围内,PBSC物理力学性能随着胶黏剂溶液质量分数增加而增强,PF和PMDI两种胶黏剂质量分数为30%时PBSC力学性能均最佳,弹性模量分别为9 780、9 840 MPa,静曲强度分别为121.08、124.34 MPa,均达到GB/T20241—2006《单板层积材》结构用单板层积材100E优等品等级的规定值;浸渍时间为60 min时,性能最佳;单板条的尺寸规格对PBSC静曲强度和弹性模量的影响不显著; PF和PMDI浸渍处理的竹单板条制备的PBSC,物理力学性能无明显差异。     

热压温度对硅烷化木单板/聚乙烯薄膜复合材料性能的影响

为了研究热压温度对硅烷化杨木（107杨Populus × euramericana）单板/高密度聚乙烯（HDPE）薄膜复合材料各项性能的影响,以乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）和过氧化二异丙苯（DCP）为杨木单板的改性剂,在不同的热压温度下（140,150,160,170 ℃）与HDPE薄膜复合制备了硅烷化杨木单板/高密度聚乙烯（HDPE）薄膜复合材料。采用万能力学试验机、动态力学分析仪（DMA）和冷场发射扫描电子显微镜（SEM）测定了不同热压温度下复合材料的物理力学性能、动态热力学性能以及胶接界面结构的变化。结果表明:热压温度为140～150 ℃时,复合材料的界面结合力较弱,胶接界面层存在明显的缝隙。当热压温度达到160 ℃时,硅烷化杨木单板与HDPE大分子自由基发生充分有效的胶合,形成能有效提高复合材料性能的胶接界面结构。当热压温度从140 ℃升高到160 ℃时,胶合强度、静曲强度（MOR）和弹性模量（MOE）分别由1.27 MPa,63.90 MPa和5 970.00 MPa增加到1.89 MPa ,72.20 MPa和6 710.00 MPa,但热压温度继续增加,胶合强度和抗弯性能均降低。当热压温度从140 ℃增加到170 ℃时,复合材料24 h吸水率（WA）和吸水厚度膨胀率（TS）分别从72.41%和4.98%降至54.22%和4.09%。复合材料的储能模量保留率E′（130 ℃）由62.31%提高到92.01%,到达tanδ_max的温度点从144 ℃延后至200 ℃。复合材料的耐高温破坏能力随着热压温度增加逐渐增强。图5参15     

异氰酸酯制备无醛胶合板的研究——热压工艺参数的优化

选择热压温度、热压时间、热压压力、板坯含水率、施胶量5个工艺参数,系统研究了在用异氰酸酯生产无醛胶合板时热压工艺条件对胶接性能的影响。结果表明:热压温度、热压时间、热压压力对胶合板胶接性能的影响比较显著;当热压温度控制在110～120℃之间、热压时间为1.0～1.2min/mm、热压压力为0.8～1.2MPa、施胶量为20g/m2左右、板坯含水率为8%～23%时,可以制得胶合强度符合国家Ⅰ类胶合板标准的无醛胶合板。     

浸渍纸贴面径向竹木复合模板的研究

将竹材径向剖削加工成径向竹篾并织成束篾帘作为板材的芯层，以木单板为表层组成板坯；将板坯压制成板材后定厚砂光，再进行酚醛树脂浸渍纸贴面，结果表明：径向剖篾比弦向剖篾的竹材利用率最低可高出15％～20％．贴面的较佳工艺参数为：热压温度130℃，热压压力2．5MPa，热压时间10min；浸渍纸贴面径向竹木复合模板的物理力学性能好、竹材利用率高，板面色差和厚度偏差小，是一种高档的混凝土模板．     

松杉木材无规聚烯烃热熔胶的快速拼接工艺

采用松木和杉木为试验材料,无规聚烯烃(APAO)热熔胶为胶黏剂,以热压温度、压力、进料速度、涂胶量为影响因素,研究工艺参数对木材热熔胶粘接的胶合强度影响。结果表明:热压温度对松木单板间热熔胶胶合性能影响为极显著,热压压力和进料速度对松木单板间胶合的影响为显著;热压温度、热压压力和涂胶量对杉木单板间热熔胶胶合强度的影响均为显著。松木单板间热熔胶胶合的最优工艺为辊压压力0.8 MPa、热熔胶温度150℃、进料速度6 m·min^-1,涂胶量140 g·m^-2,其胶合强度可达1.43 MPa,杉木单板间热熔胶胶合最优工艺为辊压压力0.8 MPa,热熔胶温度160℃、进料速度9 m·min^-1,涂胶量160 g·m^-2,其胶合强度可达1.74 MPa。该木材热熔胶胶拼工艺关键参数的确定,可为木门窗用异型集成材制造及木制品封边自动化应用等提供重要依据。     

多层杨木豆胶胶合板工艺及性能

以豆胶为胶黏剂研究一种新型的多层无醛胶合板,分析热预压温度、热压温度和压力,以及3段式热压工艺对胶合板的胶合强度影响,并用差示扫描量热仪(DSC)对豆胶胶黏剂进行热分析,研究了热压过程中板坯表芯层的热压温度变化规律.结果表明,较佳热压工艺参数为预热压温度100℃、热压温度160℃、3段式热压曲线的最高压力1.6 MPa.     

浸渍纸贴面径向木复合模板的研究

将竹材径向剖削加工成径向竹篾并织成束篾帘作为板材的芯层,以木单板为表层组成板坯;将板坯压制成板材后定厚砂光,再进行酚醛树脂浸渍纸贴面.结果表明径向剖篾比弦向剖篾的竹材利用率最低可高出15%～20%.贴面的较佳工艺参数为热压温度130℃,热压压力2.5 MPa,热压时间10 min;浸渍纸贴面径向竹木复合模板的物理力学性能好、竹材利用率高,板面色差和厚度偏差小,是一种高档的混凝土模板.     

重组竹板材的研究

本研究借鉴重组木生产的工艺特点,探讨了以小径杂竹—雷竹(Phyllostachys praecox f. prevernalis),孝顺竹(Bambusa glaucescen)为原料,水溶性PF树脂胶为胶粘剂,在不去除竹青的条件下生产作为结构材料使用的重组竹新产品的可能性。结果如下:①小径杂竹在不去除竹青的条件下,适当的处理后,以水溶性PF树脂胶为胶粘剂完全可制得有较高物理力学性能的重组竹板材,②密度1.0～1.1g/cm~3的重组板材,其平均MOR可达120N/mm~2,MOE可达1.60×10~4N/mm~2;③重组竹板材生产的较佳热压工艺参数为:热压温度130～140℃,压力为3.43MPa左右,升温到预定值后的保温时间约每毫米板厚0.9min.     

不同因素对耐盐竹柳单板层积材性能的影响

对速生耐盐竹柳制造的单板层积材的可行性进行研究,分析了热压温度、热压时间及涂胶量对竹柳LVL物理力学性能的影响。结果表明,速生耐盐竹柳制造LVL是可行的;随着热压温度的升高,竹柳LVL的力学性能有所提高,当温度达到150℃时,板材在垂直加载条件下的弹性模量（MOE⊥）、静曲强度（MOR⊥）和水平加载条件下的弹性模量（MOE∥）、静曲强度（MOR∥）开始下降,24 h吸水厚度膨胀率（TS）则随热压温度的增高而增加,变化范围为5.05％～5.92％;当热压时间为1.0 min／mm,竹柳LVL板材的MOE⊥、MOR⊥和MOE∥、MOR∥值达到最大,分别为5135.13、69.94 MPa和5759.57、69.54 MPa,TS随热压时间延长呈现先增大后减小的趋势,变化幅度不是很大;随涂胶量的增加,竹柳LVL的MOE⊥、MOR⊥和MOE∥、MOR∥均有不同程度的提高,在涂胶量为280 g／m2时,MOE⊥和MOR⊥达到最大,而MOE∥和MOR∥则在涂胶量为240 g／m2时达到最大, TS当涂胶量为240 g／m2时最小。在试验研究范围内,建议工艺条件为,热压温度135℃,热压时间1.0 min／mm;单面涂胶量240 g／m2。     

玉米秸秆液化树脂化研究

[目的]研究玉米秸秆液化及树脂化的工艺条件,进而提高玉米秸秆资源的利用价值及开辟玉米秸秆利用的新途径.[方法]以苯酚为液化剂、磷酸为催化剂对玉米秸秆进行液化,通过单因素试验和正交试验确定玉米秸秆液化的最优工艺;然后对液化产物进行树脂化,利用单因素试验确定树脂化工艺.[结果]玉米秸秆液化的最优工艺条件：液化温度150℃、液化时间165 min、固液比3∶13、磷酸用量10％,该液化工艺条件下,玉米秸秆液化残渣率为l2.1％;树脂化工艺条件：甲醛与液化产物摩尔比1.8、NaOH与液化产物摩尔比0.35、树脂化合成温度85℃、保温时间40 min、水与液化产物摩尔比8.0,该工艺条件下可生产获得综合性能较好的玉米秸秆液化物树脂,用其压制的胶合板干状强度1.788 MPa、湿状强度0.812 MPa,胶合强度符合国家标准（GB/T 17657-1999）对Ⅰ类胶合板的要求（≥0.700MPa）.[结论]以玉米秸秆液化产物制备的酚醛树脂胶黏剂可用于木材加工.     

电场对杨木胶合效应之初探

在电场作用下,通过聚醋酸乙烯乳液胶合杨木单板的对比试验,初步探索了电场对胶合的影响,结果表明（１）电场强度对胶合强度有极显著的影响;（２）在涂胶量不同,其他工艺条件相同的情况下,达到理想胶合强度的垫板间电势差是不同的。     

木橡复合层积材对横向周期性压载的响应特性

为拓展木质复合材料在铁路轨枕、机电产品包装等特殊工程领域的应用,研制了9层木橡复合层积材(LLVR)。设计了5种木/橡层积结构,单元为杨木单板和氯丁橡胶(CR)片。采用分层施胶的工艺,即异氰酸酯PAPI用于木橡间胶合,涂布量80 g·m~(-2),添加质量分数9%硅烷偶联剂KH69;酚醛树脂PF用于杨木单板间胶合,涂布量200 g·m-2。热压工艺为温度160℃、压力1.5 MPa、时间10 min。根据国家标准GB/T 17657测试了胶合强度、弯曲强度、弯曲模量及24 h吸水厚度膨胀率。模拟实际承载特征,设计了5周期"加载—卸载"加压试验,重点揭示LLVR对周期性横向压载的力变及吸能响应特性。结果表明:木材与橡胶层积复合开发铁路轨枕、机电产品包装等特殊工程材料是可行的;LLVR具有优异的力学强度、湿稳定性和残余弹性形变吸能缓冲性能;推荐采用表层橡胶包覆的层积结构。     

指接板生产工艺研究

[目的]对指接板生产工艺条件进行改进研究。[方法]利用杉木、马尾松、楸树、香椿等几个主要用材树种作为试制材料,在改性脲醛树脂胶黏剂的胶合下,以胶压强度、时间、施胶量作为工艺条件研究因子,采用正交试验设计,得到不同树种最优生产工艺参数。通过指接板的物理力学性状的研究,寻找到密度、指榫长度之间的关系,以及顺纹抗压强度。[结果]杉木平均密度0.33 g/cm3,指榫长10～13 mm,顺纹抗压强度46 MPa,工艺条件最佳组合涂胶量260 g/m2,胶压时间5 s,胶压强度0.8 MPa;马尾松平均密度0.45 g/cm3,指榫长12～14 mm,顺纹抗压强度38 MPa,工艺条件最佳组合涂胶量260 g/m2,胶压时间3 s,胶压强度1.1 MPa;楸树平均密度0.47 g/cm3,指榫长12～14 mm、顺纹抗压强度22 MPa,工艺条件最佳组合涂胶量260 g/m2,胶压时间5 s,胶压强度1.6 MPa;香椿平均密度0.59g/cm3,指榫长12～15 mm,顺纹抗压强度21 MPa,工艺条件最佳组合涂胶量260 g/m2,胶压时间5 s,胶压强度1.6 MPa。[结论]其甲醛释放量达到E1标准,使指接板的生产工艺得到改进,板材质量得到提高。     

桉木单板/聚丙烯膜复合材料的制备工艺及力学性能

为有效、合理地利用人工林速生材桉木,用塑料替代甲醛类胶黏剂,解决污染问题,以桉木单板和聚丙烯膜为原材料制备木塑复合材料,采用热—冷压制备工艺,分析了热压温度、压力及时间与塑料添加量对复合材料力学性能的影响,并确定了制备此类材料的最优工艺:热压温度180℃、热压压力0.9 MPa、热压时间420 s、塑料添加量150 g/m2;用该工艺制备的材料,物理力学性能达到或优于GB/T 9846.3—2004 I类胶合板标准。结果表明:用桉木单板和聚丙烯膜制备木塑复合材料是可行的,无游离甲醛释放。     

ACQ防腐胶合板胶合性能的研究

用氨(胺)溶性季铵铜(ACQ)作防腐剂,采用浸渍法对单板进行防腐处理,分别以酚醛树脂(PF)和脲醛树脂(UF)为胶黏剂,压制防腐胶合板,研究ACQ对胶合性能的影响。结果表明:用PF将经防腐处理的单板压制成胶合板,单板ACQ吸药量对胶合性能影响不明显。马尾松和杨木单板的ACQ吸药量分别为7.81和15.54 kg.m-3时,最佳胶合强度分别为1.50和1.69 MPa。用UF将经防腐处理的单板压制成胶合板,单板ACQ吸药量对杨木胶合板胶合性能影响不明显,吸药量为8.75 kg.m-3时,胶合强度最佳,为1.60 MPa;但ACQ防腐剂对UF胶马尾松胶合板胶合性能有负面影响,使胶合强度达不到国家标准要求,如果将马尾松单板蒸煮处理后再浸渍ACQ或者浸渍ACQ后在低温下干燥,胶合强度明显提高,最大值分别达到1.32和1.03 MPa,这是由于经过处理去除了马尾松单板内的部分抽出物或阻止了ACQ与抽出物的某些成分反应,从而减小了ACQ对UF胶马尾松胶合板胶合强度的影响。     

30a杉木萌生林和实生林木材的材性比较

以采自湖南省金洞林场同一立地条件、不同海拔高度山地上营造的杉木萌生林和实生林30 a时的木材为研究对象,按照国家标准测定其气干密度、基本密度、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、横纹局部抗压强度(径向、弦向)等10个指标,并运用Excel、Spss等软件进行数据统计、方差分析。结果表明:萌生林30 a时10个指标的测量均值分别为0.439 g·cm^-3(范围0.398~0.480 g·cm^-3)、0.353 g·cm^-3(范围0.318~0.389 g·cm^-3)、122.79 MPa(范围112.44~133.40 MPa)、51.10 MPa(范围50.09~54.67 MPa)、77.15 MPa(范围74.14~82.84 MPa)、9.16 GPa(范围8.43~9.99 GPa)、2.40 MPa(范围2.13~2.73 MPa)、2.17 MPa(范围2.00~2.30 MPa)、3.68 MPa(范围3.50~3.93 MPa)、3.54 MPa(范围3.17~3.94 MPa);实生林30 a时10个性状的测量均值分别为0.404 g·cm^-3(范围0.380~0.422 g·cm^-3)、0.320 g·cm^-3(范围0.312~0.336 g·cm^-3)、102.21 MPa(范围91.89~118.52 MPa)、46.19 MPa(范围41.52~50.72 MPa)、67.35 MPa(范围61.40~73.62 MPa)、8.05 GPa(范围7.641~8.400 GPa)、2.00 MPa(范围1.70~2.40 MPa)、1.83 MPa(范围1.53~2.03 MPa)、3.38 MPa(范围2.99~3.63 MPa)、3.33 MPa(范围2.90~3.53 MPa)。萌生林与实生林木材的10个指标均存在显著、极显著或极极显著差异。杉木林分的生长状态和木材密度的地理变异有明显的规律性,即生长特性随垂直高度(海拔)增高而减少,但木材密度和木材抵抗外力作用的能力却随垂直高度(海拔)的增高而加大。     

毛竹销（钉）的高速旋转摩擦焊接性能研究

选取毛竹销钉替代木榫在1 500 r/min的情况下与榉木基材进行旋转摩擦焊接，对其抗拉强度和焊接机理进行研究。重点研究不同形状的预钻孔和不同榫径与孔径比值下的竹销钉焊接抗拉拔强度，并将其与木榫焊接和PVAc胶接的抗拉强度进行对比。结果表明:1）当采用恒定直径孔10/9、10/8、10/7、10/6 4种榫径/孔径比的焊接强度均高于PVAc胶接强度，但低于木荷榫和榉木榫的焊接强度，其中10/8的榫径/孔径比的焊接强度相对最高，达到了5.54 MPa；2）当采用渐变直径孔，竹销钉的焊接强度得到明显提高。其中10/8-6的榫径/渐变孔径比值取得了最高的焊接强度，达到6.42 MPa，比10/8比值的强度提高了15.6%，超过了木荷榫的焊接强度，但不及榉木榫的焊接强度；通过对竹销钉的焊接界面温度进行监测，发现焊接界面能在2 s内达到300℃以上的峰值高温，且维持了一定的高温时间（通常约2～3 s），随后随着竹销停止旋转摩擦，温度逐步下降；不同的榫径与孔径比值下，焊接界面的升温速率、峰值温度和高温持续的时间不同，它们是产生强度差异的主要原因；SEM观察结果显示，竹销旋转摩擦焊接界面由竹销或基材中的胞间层物质软化、熔化和流动并与作为增强材料的竹纤维包裹，形成了犹如“钢筋水泥土”结构般的致密、连续和坚固的焊接界面；FTIR分析结果表明，摩擦产生的高温会导致竹销中半纤维素发生一定程度的降解，纤维素的降级十分有限，木质素发生一定程度的缩合反应，木质素的含量相对提高。试验结果表明，将竹销钉代替木榫用于木材的旋转摩擦焊接是可行的。     

酶处理对UF麦秸纤维板性能的影响

利用木聚糖酶预处理麦秸纤维,采用常规热压工艺制备脲醛树脂(UF)麦秸纤维板,并测试木聚糖酶处理前后UF麦秸纤维板的性能变化.结果表明:与未经木聚糖酶处理的UF麦秸纤维板相比,处理后的UF麦秸纤维板的内结合强度、弹性模量、静曲强度均显著提高.其中,内结合强度由0.34 MPa提高到0.67 MPa,弹性模量由2386.05 MPa提高到3121.75MPa,静曲强度由18.25 MPa提高到27.13 MPa;24 h吸水厚度膨胀率显著下降,由36.45%降至18.40%,且各项指标达到国家标准合格品的要求.木聚糖酶处理后的UF麦秸纤维复合材料具有较大的刚度和阻尼;酶处理前后复合材料的Tg分别为98和127℃.因此,麦秸纤维经木聚糖酶处理后压制的UF麦秸纤维板热稳定性更好.     

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。