化学处理对竹材炭化的影响试验

在竹材进行炭化之前，用化学药液“强酸胍类”物质与其他助剂的混合物对竹材进行浸泡处理，在相同的炭化压力和温度下，能缩短炭化周期，同时炭化后的竹片纹理清晰，色泽均匀，色差小。     

竹材热解及炭化收缩特征分析

对四种竹材的热解行为及炭化收缩现象进行了分析研究,结果表明:(1)竹材的种类和年龄对其热解特征和炭化收率有重要影响;(2)炭化过程中竹材收缩率随温度升高而增大;(3)竹材的炭化收缩率在不同年龄、不同部位也有差异.在相同炭化温度下,竹材炭化过程中切向和径向的收缩率高于轴向.     

炭化过程中竹材内部形态结构的变化

利用扫描电子显微镜技术和压汞法研究了在200～900℃的炭化过程中，竹材的横截面和纵截面的内部形态结构和竹材中原有孔隙结构的变化。结果表明：竹炭具有与原料竹材相似的维管束和基本薄壁组织等内部形态结构，但在高温下纵截面上有明显的形变；在200～600℃的炭化过程中，竹材中孔隙的孔径分布从250～50000nm这一较宽的范围逐渐漂移至较窄的5500～50000nm之间，其中200～400℃之间变化最为显著；在600～900℃，孔径分布基本稳定在5500～50000nm范围内，但在高温下有变宽的倾向。本研究还探讨了炭化过程中竹材内部形态结构的变化规律与竹材炭化机理之间的联系。     

磷酸催化竹材炭化的FT-IR分析

通过比较分析不添加和添加磷酸的竹材在不同炭化温度的炭化固体产物的红外光谱,探讨了磷酸对竹材热解过程以及所形成的炭的微观结构变化的催化作用。结果显示：1）磷酸能显著地催化竹材的主要成分（尤其是木质素）的热分解;同时能显著地催化芳环的形成和稠合,从而促进类石墨微晶的形成;2）在磷酸的催化下,400℃前是竹材中主要化学成分的热分解和芳环的形成过程,而400℃后是芳环的形成、芳环的稠合以及类石墨微晶的形成过程;3）红外光谱是研究炭化植物纤维中半纤维素、纤维素和木质素的热解变化过程和炭化产物炭微观结构的形成和发展的有效手段。     

红外光谱和元素分析对竹材炭化机理的研究

通过测定在200-600℃炭化竹材得到的固体产物的碳、氢、氧元素的含量及它们的红外光谱,研究了在炭化过程中竹材中半纤维素、纤维素及木素的变化规律。结果表明,结合元素分析,红外光谱分析方法是研究竹材炭化机理的有效手段。在200℃以前,竹材中的半纤维素和纤维素的大量羟基断裂,并结合成水而失去。在200-250℃之间,竹材中的纤维素被降解,其中的吡喃型环也遭到破坏。并且木素中的甲氧基也被脱去。竹材中的木素网状结构在250-400℃之间遭到完全的破坏。竹炭中的碳原子在600℃已基本上完成了芳环化。图3表2参15。     

酯化处理对竹材结构及热性能的影响

界面融合是影响木塑复合材料发展的关键问题之一.对木质材料表面进行改性处理,使其生成疏水的非极性化学官能团并具有热流动性,有利于改善木质材料与塑料体间的界面黏合性.分别采用乙酰化、碱预处理乙酰化及月桂酰氯酯化3种方式对竹材进行酯化改性,研究了各处理工艺对竹材化学结构和热性能的影响.结果表明:各酯化处理方法均能改变竹材内部分子结构,月桂酰氯酯化处理塑化效果最明显,50℃左右便可熔融,不添加任何胶黏剂110℃条件下热压可自成型.     

竹材热解动力学的研究

利用热重分析(TG)仪,在氮气的氛围中,加热速率分别为5、10、20、30和Fa40℃／min．热解温度40～500℃下,对竹材不同部位的外、中、内三层热解过程进行了研究。不同形状大小竹材的热解实验表明,传递现象对实验结果的影响很小。TG结果表明,竹材热解可认为是两步的反应过程。通过假设竹材热解反应的反应级数,对TG实验数据回归关联,根据回归线性相关度,筛选合理的反应级数,建立竹材热解动力学模型。计算结果发现,热解反应级数与加热速率有一定的关系,一般为1．5或2级;热解反应的表观活化能和频率因子呈现很强的规律性。     

竹材炭化新工艺的研究

利用化学、物理法相结合的工艺对竹材进行炭化处理,可取得良好的炭化效果。炭化处理后竹片的静曲强度、胶合性能与来处理竹片相比无衰减现象,用该工艺对竹片进行炭化处理可完全取代原先使用的纯物理法工艺。     

竹材炭化新工艺的研究

利用化学、物理法相结合的工艺对竹材进行炭化处理，可取得良好的炭化效果。炭化处理后竹片的静曲强度、胶合性能与未处理竹片相比无衰减现象，用该工艺对竹片进行炭化处理可完全取代原先使用的纯物理法工艺。     

超声-抗菌石蜡处理对竹材防霉性能的影响

为增强竹材的防霉性能,以毛竹作为研究材料,先对竹材进行超声预处理,制备了抗菌石蜡乳液对竹材进行浸渍改性处理,并对改性后竹材的含水率、吸水率、防水效率和防霉性能进行了测试。选用天然植物中的2-羟基-1,4萘醌作为防霉剂,选用司班80(Span80)和吐温80(Tween80)作为58号食品级石蜡的复配乳化剂,考虑了亲水亲油平衡(HLB)值对石蜡乳化的影响,制得稳定的抗菌石蜡乳液。利用抗菌石蜡乳液对超声处理后的竹片进行浸渍处理,采用L₉(3³)正交试验设计,以石蜡乳液固含量、干燥温度和干燥时间为因子,以含水率和浸泡768 h后的防水效率为测试指标。结果表明,当Span80和Tween80的质量比为2∶3、HLB值为10.72时,石蜡乳液的稳定性最好。对改性后竹材含水率的影响从大到小依次是石蜡乳液固含量、干燥温度、干燥时间。当石蜡乳液固含量为5%、干燥温度为70℃、干燥时间为1.5 h时,试件含水率最低为4.11%。浸泡768 h后对竹材防水效率影响从大到小依次是干燥温度、石蜡乳液固含量、干燥时间;当石蜡乳液固含量为15%、干燥温度为40℃、干燥时间为1.5 h时,试件防水效率最高为32.15%。超声处理并不能有效阻止竹材的霉变,超声联合抗菌石蜡乳液改性后的竹材防霉性能有明显提高,改性竹材在28 d霉变试验后表面无菌丝、霉点。     

热处理对竹炭远红外发射率的影响

竹炭是一种优良的可再生生物质碳材料,具有独特的孔隙结构和吸附性能,常用于制备各种功能复合材料,而竹炭因其优异的远红外反射性能被广泛应用于保暖织物和健康保健等领域。通过元素分析、FT-IR、BET和XRD等表征方法分析了热处理后竹炭的性能特征,并研究了竹炭远红外发射率的影响因素。结果表明:对竹炭进行热处理后,随着温度的上升,竹炭红外发射率呈现先维持相对稳定阶段而后上升的趋势,然后保持在较高值的现象。对竹炭进行表征后发现:当热处理温度低于600℃时,竹炭固定碳等组分相对稳定,其红外发射率保持稳定且无显著变化;在温度600~800℃时,其红外发射率与温度则呈线性正相关;当温度超过800℃时,竹炭红外发射率保持在较高值;比表面积试验表明800℃热处理时比表面积达到最大值,竹炭远红外发射率与其比表面积呈正相关,而与其平均孔径则呈负相关;XRD结果表明竹炭的结晶度会影响其远红外发射率,但关联性较弱。由此可知,竹炭热处理可以提高其远红外发射率,热处理以800℃为宜,远红外发射率性达到0.95,且竹炭远红外发射率主要受其固定碳质量分数影响,此外还受比表面积和孔径的影响。     

热处理工艺对竹材蠕变性能的影响

采用不同热处理温度和时间对6年生毛竹进行改性处理,并分析其蠕变特性的变化规律。结果表明:当热处理温度为140℃时,蠕变柔量随热处理时间的增加而减少;热处理温度为220℃时,蠕变柔量随热处理时间的增加而增加;热处理温度180℃的竹材恒定蠕变阶段的蠕变速率大于140℃时的蠕变速率,蠕变柔量由低温时随热处理时间增加而降低,向高温时随热处理时间增加而增加转变过渡。热处理时间为2和4 h时,其蠕变柔量随热处理温度升高而降低,减速蠕变阶段变化较为接近;而热处理时间为6 h时,其塑性随热处理温度的升高而增大,蠕变柔量也随之增大。     

热处理对慈竹重组材性能的影响

以丛生竹类的慈竹竹篾为原料,运用不同的热处理温度对其进行高温热处理并压制慈竹重组材,对热处理前后慈竹的化学组分进行分析,并对慈竹重组材的物理力学性能进行测定。研究结果表明,当热处理温度从190℃上升至210℃后,慈竹化学组分和慈竹重组材力学性质出现急剧的变化,保证力学强度的前提下,考虑户外用材的尺寸稳定性及生物耐久性的要求,可选用热处理温度190℃,热处理时间2 h的热处理工艺。     

竹材防腐防霉处理研究

本文论述了三种处理方法和七种防腐剂配方处理毛竹(片材)和浙江淡竹(竹竿)。气干材用热冷槽法和常压浸渍法,生材采用竹液置换法。这些方法很适合我国的国情。热冷槽法采用1.5小时热煮,48小时冷浸;常压浸渍20天左右;竹液置换法约8天,均能达到预期的药剂吸收量和透入度。此外,还进行了防腐处理竹材的室内抗霉试验和力学强度试验。野外抗腐试验正在进行中。     

Effect of alkali treatment on wettability and thermal stability of individual bamboo fibers

The aim of this study is to examine the wettability and thermal properties of individual bamboo fibers after alkali treatment. The individual bamboo fibers were treated by sodium hydroxide (NaOH) solution with varying concentrations (6, 8, 10, 15 and 25%) followed by freeze-drying treatment. The surface analysis of alkali-treated individual bamboo fibers was characterized by atomic force microscope. Water droplet on the individual fiber surface was observed with drop shaper analyzer and the contact angles on fiber surface were also measured. Thermal properties were further studied by thermogravimetric analysis. The results indicated that alkali treatment resulted in the increase in surface roughness of individual bamboo fibers. Alkali treatment with low NaOH concentration could enhance the wettability of treated individual bamboo fibers, and while the wettability was reduced with alkali treatment at high concentration (25%). Thermal analysis revealed that the onset of decomposition and the maximum decomposition were moved to higher temperature after alkali treatment at low NaOH concentrations (6, 8, and 10%), suggesting the improvement in the thermal stability of treated individual bamboo fibers, while the thermal stability was compromised after alkali treatment at higher concentrations (15 and 25%).     

硅铝凝胶改性防腐剂对竹材表面颜色的影响

为考察硅铝无机防腐处理对竹材表面颜色的影响,以毛竹为材料,采用不同热处理溶液浓度(0、25%、50%、100%)、处理温度(140、160、180℃)和处理时间(1、2h)分别对其进行处理。依照标准色度系统指定表征防腐处理前后竹材表面颜色,通过颜色总色差、明度、红绿色指数、蓝黄色指数的变化,探讨防腐处理工艺参数对竹材表面颜色的影响。通过傅里叶红外光谱和X衍射光谱分析防腐液与竹材结合方式,并使用场发射扫描电子显微镜观察对比处理前后防腐液在竹细胞腔内的分布情况。结果表明,防腐液浓度对竹材色差变化影响较大,随着浓度的增大,竹材色差也随之增大。热处理工艺的处理温度与处理时间对竹材表面颜色的影响也符合传统木材热处理色差变化规律。微观检测发现,防腐剂不仅与纤维有化学键结合,也通过物理吸附以分子团聚形式附着填充在细胞腔内部。     

毛竹竹腔富硒施肥对竹笋品质的影响

采用不同配比液态富硒肥对毛竹进行竹腔施肥试验。结果表明:富硒肥中大量元素可明显改善竹笋氨基酸含量,微量元素对改善竹笋品质效果不明显,但增加微量元素可促进竹笋对硒元素的吸收;富硒肥中亚硒酸钠浓度对提高竹笋硒含量影响显著;采用大量元素(A)3、微量元素(B)3、亚硒酸钠(C)3配比的富硒肥对提高竹笋硒含量、改善竹笋品质的效果最佳。     

撩壕施肥对毛竹林分结构的影响

历时10年对撩壕施肥的毛竹林生长特性和林分结构变化进行调查研究,结果表明:(1)不同径级毛竹均分布在林分密度3 750~10 305株/hm~2的中密度到高密度的范围之内,当林分密度为8 250株/hm~2的中密度时,林分平均胸径和新竹平均胸径达到生长高峰;当林分密度为10 305株/hm~2的高密度时,平均枝下高、秆全高和枝下高占全高的比例也达到最大值。(2)撩壕施肥竹林立竹株数为8 625株/hm~2,其中胸径12~17 cm的大径竹占该竹林总株数61.2%,比对照竹林增加4.02倍;胸径9~11 cm的中径竹占该竹林总株数33.2%,比对照竹林增加38.4%;胸径8 cm以下的小径竹占该竹林总株数5.6%,为对照竹林的87.4%。(3)撩壕施肥竹林Ⅰ~Ⅳ度竹为幼、壮、中龄竹,立竹株数和蓄积量占林分比例均在70%以上,处于绝对优势,繁殖功能旺盛;Ⅴ~Ⅶ度竹为次老龄竹和老龄竹,立竹株数和蓄积量占林分比例均在30%以下,繁殖能力有所下降,但因能增加立竹密度,有利于为新竹提供营养。