水性环氧树脂制备桉木单板层积材及性能研究北大核心

选用双组分水性环氧树脂为胶黏剂,速生桉木单板为基材,热压制备结构用桉木单板层积材。采用单因素试验法研究了施胶量、热压温度、热压时间、热压压力对水性环氧树脂单板层积材弹性模量、静曲强度、水平剪切强度、含水率和浸渍剥离率等物理力学性能的影响。结果表明:水性环氧树脂以水为分散剂,在木质单板表面延展性良好。当施胶量为230 g/m^(2),热压温度为120℃,热压时间为1.0 min/mm,热压压力为2 MPa时,单板层积材各项性能较优,符合GB/T20241—2006《单板层积材》要求。提出的以水性环氧树脂为胶黏剂的层积材制备工艺适合工业化生产,产品力学性能优良且无醛/低醛释放,绿色环保,具有积极的推广意义。     

单板条层积材(PSL)力学性能的各向异性

为研究单板条层积材(PSL)的力学性能,以5和20 mm两种宽度的杨木单板条PSL为材料,对垂直和平行于单板条层积材层积方向分别进行了抗弯、冲击韧性及握钉力的试验,并对两个方向结果进行了差异显著性分析,探究单板条层积材不同加载方向力学强度指标的差异。结果表明:PSL力学性能存在各向异性,5和20mm宽单板条制成的PSL抗弯强度、抗弯弹性模量均为平行加载大于垂直加载,冲击韧性和握钉力为垂直加载大于平行加载;5 mm宽单板条制成的PSL抗弯强度、抗弯弹性模量、冲击韧性值在两个方向差异不显著,只有握钉力在0.05水平下差异显著,20 mm宽单板条制成的PSL所有强度指标在两个方向上差异均显著(P0.01)。单板条宽度的增加,使得PSL主要力学强度指标各向异性更为显著。     

阻燃杨木碎单板条层积材研究

主要利用碎单板压制阻燃杨木单板条层积材,研究了P-N阻燃剂与酚醛树脂胶相容性及合适的热压工艺。实验结果表明:当P-N阻燃剂pH值调至10~11,阻燃剂用量为15%时,阻燃剂与胶粘剂相容性较好,随着阻燃剂用量增大,试件氧指数不断增大,内结合强度逐渐降低。较优的热压工艺为热压温度190℃,热压时间90 s/mm。     

泡桐单板条层积材工艺研究

以泡桐单板为原料,通过正交试验,研究单板条宽度、施胶量、热压时间、热压温度对泡桐单板条层积材力学性能的影响。试验结果表明:单板条宽20 mm、施胶量13%、热压温度130℃、热压时间20 min为其最佳工艺参数。     

杨木单板条层积材的制备工艺及性能评价

为了更好地利用单板加工剩余物,采用三聚氰胺改性脲醛树脂胶制备杨木单板条层积材(PSL),探讨涂胶量、热压工艺及板材密度等工艺因子对板材性能的影响。在本试验条件下,较优工艺参数为:涂胶量(双面)300g/m~2、热压温度130℃、热压时间75 s/mm、板材密度0.60 g/cm~3,制备的PSL物理力学性能优良,甲醛释放量低于GB 18580-2001中E1限量值(≤1.5 mg/L),可用作室内装饰装修用材。     

浸胶法杨木单板层积材的热压传热分析

采用热电偶法测量杨木单板层积材在热压过程中表层和芯层的温度的变化规律,讨论了施胶方式以及浸胶量和热压温度、压力对板坯在热压过程中传热的影响.结果表明:施胶量相当时,浸胶方式在快速升温阶段的升温速度较快;同时随着浸胶量的增加板坯传热速度增加,但浸胶量不影响板坯的总热压时间.     

热压工艺对密实型杉木单板层积材力学性能的影响

以自制低分子量酚醛树脂为胶黏剂,采用热压工艺对杉木单板进行密实化试验,研究干燥温度、压缩率、热压温度和热压时间对密实型杉木单板层积材力学性能的影响.结果表明:压缩率对层积材力学性能影响最大,其次是干燥温度、热压温度和热压时间;随着压缩率和热压温度的提高,板材的MOE、MOR都有不同程度的提高;随着干燥温度的提升和热压时间的延长,板材的MOE、MOR都呈先增大后减小的趋势;综合考虑,确定密实型杉木单板层积材的最佳热压工艺为:干燥温度60℃、压缩率35％、热压温度145℃、热压时间1.0 min/mm,在此热压工艺条件下制得的板材,其MOE和MOR分别达到了GB/T 20241-2006《单板层积材》120E级和180E优级.     

杨木单板的压缩与树脂浸渍处理对胶合板性能的影响

采用正交试验设计方法,研究了杨木单板压缩率、胶液浓度、树脂浸渍时间和热压温度四个因素对杨木胶合板性能的影响。结果表明:杨木单板的压缩与树脂浸渍处理可以显著提高杨木胶合板的力学性能。当杨木单板压缩为35%、胶液浓度90%、树脂浸渍时间2h、热压温度150℃时,杨木胶合板的MOE、MOR和胶合强度分别高出国家标准127%、212%和77%。     

多层胶合板热压传热特性

为了研究多层胶合板热压过程中各胶层温度随时间的变化规律，进行了热压传热试验。结果表明，单板层数是影响胶合板热压传热传质的重要因素。多层胶合板坯中心胶层升温速率随着板坯层数的增加而显著下降，单板层数从3层增加到9层，中心胶层到达胶黏剂固化温度的时间增加了383％。在慢速升温阶段，板坯中心胶层的水分汽化温度随着板坯层数的增加而有所降低。     

木质素改性脲醛树脂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响

针对竹层积材中甲醛释放量过高的问题,以碳化竹片为原料,利用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂,对脲醛树脂胶黏剂进行共混改性后压制双层竹层积材。采用木质素添加量和组坯方式的双因素分析法,探讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响;采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木质素改性后的竹层积材胶合界面进行微观形貌分析。木质素的加入使竹层积材的甲醛释放量明显降低,各组坯方式下竹层积材的甲醛释放量差异较小,均可达到GB 18580—2001标准规定的E2级;随着木质素添加量的增加,竹层积材的剪切强度逐渐增大,竹黄面与竹黄面无节组坯试件(II)、竹黄面与竹青面无节组坯试件(IO)及竹黄面与竹黄面有节组坯试件(Node)的剪切强度均在木质素添加量为40%时达到最大,分别为7.6,8.0和8.5 MPa,相比空白组分别提高了85%,70%和41%;对于竹黄面与竹黄面组坯试件,带节试件的胶层剪切强度大于无节组;由ESEM可知,碳化竹材胶合界面被压缩甚至压溃,表面细胞不同程度呈扁平碎片状,胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞,多数为薄壁细胞,位于竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在,极少量胶黏剂可能通过裂隙进入竹材更深部位的细胞。结果表明:在相同木质素添加量条件下,组坯方式对竹层积材甲醛释放量几乎没有影响;黄-黄无节组坯试件、黄-青无节组坯试件及黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度随着木质素添加量的增加逐渐增大,黄-青组坯试件的胶层剪切强度普遍优于黄-黄组坯试件,黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度均大于无节试件;ESEM分析表明,由于碳化竹片表面易被压缩压溃,木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透,致使胶黏剂集聚在压溃细胞表面,竹片胶合界面有效胶层厚度增大,从而导致胶层剪切强度增加。     

实木复合地板的表层改性工艺

将表层橡木单板浸渍三聚氰胺树脂后,与桉木单板、三聚氰胺浸渍纸一次热压成型制作多层实木复合地板。采用正交试验方法,探讨橡木单板浸渍工艺及热压工艺对多层实木复合地板表面耐磨性等理化性能指标的影响。试验结果表明:浸渍温度对橡木单板浸渍质量增加率影响显著,浸渍浓度对橡木单板浸渍质量增加率影响一般显著,热压温度对多层实木复合地板的表面耐磨性能影响显著。在试验条件下,以浸渍时间20 min、浸渍浓度40%、浸渍温度45℃、热压温度145℃、热压时间0.8 min/mm、热压压力1.8 MPa和施胶量240 g/m2为较优工艺,压制所得多层实木复合地板的表面耐磨性能等理化性能较佳。     

单板厚度对小径柚木单板层积材力学性能的影响

采用3.00、4.50、6.00mm厚度小径柚木单板制备单板层积材(LVL),研究单板厚度对单板层积材力学性能的影响。结果表明:单板厚度对于层积材静曲强度和弹性模量有显著影响,随着单板厚度增加,静曲强度与弹性模量减小;强度均达到GB/T20241—2006《单板层积材》中不同等级要求。生产相同厚度单板层积材时应根据耗胶量与所需力学强度选择合适单板厚度,寻求成本与质量的平衡。     

不同因素对竹/木复合强化单板层积材MOE、MOR的影响

以杨木单板和竹帘为原料,采用低分子量水溶性酚醛树脂浸渍处理,通过干燥、组坯、热压等工艺制备竹木复合强化单板层积材。探讨了组坯方式、压缩率、热压温度、热压时间4个因素对竹木复合强化单板层积材弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)的影响。结果表明:表层为一层竹帘的竹木复合强化单板层积材的MOE和MOR较大,分别是13．43GPa、148．13MPa,与表层为杨木单板次表层为竹帘组坯方式相比分别增加了33．63％、56．16％。确定了竹木复合强化单板层积材较合理的制造工艺参数。     

浸渍时间和压缩率对PF树脂浸渍马尾松LVL性能的影响

采用低分子量酚醛树脂浸渍处理小径级马尾松单板,探讨常温常压下不同浸渍时间及不同压缩率对马尾松单板层积材物理力学性能的影响。结果表明：常温常压下,马尾松单板随着浸渍时间(8 h、14 h、26 h)的延长,其干湿增重率都呈增长趋势;压缩率(10%、20%、25%)的增加均能提高LVL的密度、尺寸稳定性、MOE和MOR。参考GB/T 20241-2006《单板层积材》,3种不同浸渍时间和不同压缩率下生产的LVL,MOR都达到了180E优级,MOE最低达到120E级,最高可达180E级。     

热压温度及板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度的影响

通过单因变量两因素重复试验,以毛竹竹篾和桦木单板为原料,使用酚醛树脂胶黏剂压制竹木复合层积材,分析热压温度及板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度的影响。结果表明,在试验选定因素水平范围内,热压温度和板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度影响显著,板材顺纹抗压强度随热压温度的升高而增强,但145℃与160℃两水平之间差异并不显著;不同密度对板材顺纹抗压强度的影响差异显著,板材的顺纹抗压强度随板材密度的增大而增大;在其他工艺参数相对不变的情况下,热压温度与板材密度的交互作用对板材顺纹抗压强度的影响并无显著的影响。     

热压压力及板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度的影响

通过单因变量两因素重复试验,以毛竹竹篾和桦木单板为原料,使用酚醛树脂胶黏剂压制竹木复合层积材,分析热压压力及板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度的影响,并利用扫描电子显微镜对竹木复合层积材的微观构造进行了观察.结果表明,在试验选定因素水平范围内,热压压力和板材密度对竹木复合层积材顺纹抗压强度影响显著,板材顺纹抗压强度随热压压力的升高先增大而后减小,且各水平间差异显著;不同密度对板材顺纹抗压强度的影响差异显著,板材的顺纹抗压强度随板材密度的增大而增大;在其他工艺参数相对不变的情况下,热压压力与板材密度的交互作用对板材顺纹抗压强度的影响并无显著的影响.扫描电镜照片显示,热压压力升至一定水平,板材内部结构受到一定程度的损伤.     

热压工艺对定向刨花-单板复合集装箱底板性能的影响

采用不同的施胶量、热压压力、热压时间,研究定向刨花(Oriented Strand)作芯层、单板作面层的一次热压复合制造集装箱底板的热压工艺,以及底板的密度与力学性能之间的关系。结果表明:(1)当刨花的施胶量(MDI)为8%时,在与刨花接触的单板上不涂胶、涂MDI及涂WD型酚醛胶,对整块板的静曲强度的差异不大;(2)WD型PF胶适合作为一次复合热压工艺的单板间用胶黏剂;(3)延长卸压时间,可以减小板的回弹,理想的热压时间为27min;(4)复合集装箱底板的芯层密度对底板的静曲强度起决定性作用,当芯层密度低时,其破坏形式均表现为剪切破坏;(5)按3-D工艺压出的板的力学性能超过传统的克隆集装箱胶合板底板,可以作为集装箱底板使用。     

PF树脂对二种单板浸渍改性的比较研究

为提高混凝土模板用胶合板的表面耐磨性,采用浸渍方法,在常温、常压下用PF树脂胶液对杨木和马尾松单板进行了改性处理,对胶液种类、浸渍时间与单板增重率、表面磨耗值之间的关系进行了研究,探讨了提高单板表面耐磨性的合适工艺。研究结果表明,单板经浸渍处理后,胶黏剂主要分布在单板表层,随浸渍时间延长,二种单板的增重率呈上升趋势,表面磨耗值呈下降趋势。当浸渍时间相同时,加入耐磨剂的PF树脂胶液,可显著提高单板的表面耐磨性,碳化硅的耐磨性比二氧化硅更明显,杨木单板的表面耐磨性优于马尾松单板。验证试验表明,PF树脂中加入0.4%的碳化硅、0.1%的海藻酸钠和3.5%的微晶纤维素,杨木单板浸渍3 h,马尾松单板浸渍5 h,二者的表面耐磨性可显著提高。     

锯材/单板层积材混合正交胶合木力学性能研究

为改善正交胶合木(Cross laminated lumber,CLT)的力学性能,将加拿大云杉-松-冷杉规格材和单板层积材按照不同结构进行混合组坯,形成3种不同结构的混合结构CLT,并对CLT试件进行弯曲和剪切力学性能测试,观察试件破坏形式。试验结果表明,芯层(横向层)剪切破坏是CLT梁试件弯曲破坏的主要、关键形式,单板层积材(Laminated Veneer Lumber,LVL)显示了较低的横纹剪切性能;将LVL置于表层,能较大地改善CLT材料的力学性能,其顺纹抗弯弹性模量比普通结构CLT值提高17.6%,将LVL置于芯层(横向层),SPF作为表层形成的混合CLT材料力学性能低于普通结构CLT性能。     

麦秸无胶碎料板制备工艺研究

以麦秸碎料为主要原料,采用漆酶水浴与干法两种不同处理方法压制麦秸无胶碎料板,研究热压温度、热压压力和热压时间对板材物理力学性能的影响。试验结果表明:影响麦秸无胶碎料板物理力学性能的主要因素是热压温度;水浴处理方法压制碎料板的物理力学性能优于干法压制的碎料板;漆酶水浴处理方法较优的热压工艺参数为漆酶用量43.6U/g,含水率10%,热压温度170℃,热压压力3~4MPa,热压时间20~25min。