三聚氰胺-脲醛树脂改性木基石膏复合材料的效果及机理

为提高木基石膏复合材料的力学性能,以杉木刨花为增强相,以建筑石膏为连续相,采用三聚氰胺-脲醛树脂(melamine-urea-formaldehyde MUF)粘结初步成型和增湿固化2阶段的免加石膏缓凝剂制备方法,开展了MUF用量和木材/石膏质量比对木基石膏复合材料物理力学性能影响试验,并与相应产品标准、结构板材标准及现有文献进行对比。结果表明,试验范围内,MUF用量与木基石膏复合材料力学性能呈正相关关系,木材/石膏质量比的影响较小;MUF用量为15%以上时,木基石膏复合材料的力学性能满足《石膏刨花板:LY/T 1598-2011》产品标准的要求;MUF用量为21%及以上时,除顺纹抗弯强度,其余性能符合《定向刨花板:LY/T 1580-2010》结构板材标准的规定;MUF用量为33%及以上时,木基石膏复合材料达到《结构胶合板:GB/T 35216-2017》结构板材标准中E5.0~F16.0强度等级。抗弯性能试验中,石膏板为脆性破坏,木基石膏刨花板具有一定的延性性能。综合强度和成本,MUF用量为33%、木材/石膏质量比为0.30为较优的原材料配比。优化原材料配比条件下,木基石膏复合材料的内结合强度、静曲强度、弹性模量、位移延性系数和24 h吸水厚度膨胀率分别为1.28 MPa、16.5 MPa、7 350 MPa、1.64和1.23%。采用该2阶段制备方法,木基石膏复合材料中石膏晶体形态细长,且随着MUF用量的增加,晶体交错搭接、叠合现象明显,接触面积增加,晶体结构更加致密,石膏连续相强度增加;MUF用量提高,石膏在刨花表面的覆盖量明显增加,刨花增强相与石膏连续相之间界面性能显著改善。研究结果可为木基石膏复合材料力学性能的进一步提升提供参考,并为其产品的工程应用提供数据支撑。     

理化预处理麦秸改善其聚丙烯复合材料抗霉菌腐蚀力学性能

为探讨麦秸秆不同处理方法对其制备的聚丙烯（polypropylene,PP）复合材料耐霉菌腐蚀性能影响,采用NaOH、HAc、水热、微波4种方法对麦秸秆纤维进行表面预处理,并对未处理和4种处理麦秸秆制备的复合材料进行霉菌加速腐蚀试验,测试了5种复合材料腐蚀前后的力学性能、颜色变化和吸水性,用傅立叶红外光谱分析其官能团的变化,观察并分析复合材料表面霉菌生长情况及表面微观结构。结果表明：霉菌能腐蚀麦秸秆纤维中的纤维素、半纤维素和木质素,使复合材料表面产生裂纹和孔洞,预处理可改善麦秸秆纤维和PP基体间的界面结合,有效地阻止霉菌腐蚀复合材料中麦秸秆的纤维素、半纤维素和木质素,其中5%NaOH预处理效果最佳,其弯曲强度、拉伸和冲击强度分别比未处理的提高了1.68%、3.67%和75.28%,吸水率和色差值降低12.99%和55.25%,经预处理麦秸秆制备复合材料腐蚀后表面裂纹和较大孔洞减少。该研究结果可为提高木塑复合材料防霉效力提供试验数据和理论参考,有利于延长木塑复合材料使用寿命。     

用于复合材料的小麦秸秆纤维性能及制备工艺

针对目前中国小麦秸秆利用率不高以及燃烧秸秆所带来的环境污染问题,该文研究了利用稀烧碱溶液处理小秸秆以制备用于复合材料的小麦秸秆纤维的性能及制备工艺,研究了氢氧化钠溶液质量分数、液固比、处理温度和处时间等工艺参数与小麦秸秆纤维失重率的关系,并对所制备的小麦秸秆纤维的强伸性能、表面性能进行了测试。结果明,小麦秸秆经稀烧碱溶液处理(氢氧化钠质量分数4%、液固比30mL/g、处理温度100℃、处理时间60min)后制的小麦秸秆纤维力学性能与原样相比没有明显损伤,但内、外表面结构均变得疏松,比表面积增大,滴水接触角变小从而提高了聚合物聚乳酸对秸秆纤维的浸润性能,提高了二者之间界面的粘结性。该研究结果为利用小麦秸秆制备秸纤维增强聚乳酸复合材料提供参考。     

不同表面处理麦秸秆对木塑复合材料性能的影响

为提高麦秸秆纤维与聚丙烯(polypropylene,PP)基体的界面结合力,采用复合处理法对麦秸秆纤维进行表面处理:先分别用NaOH、乙酸溶液浸泡、水热处理、蒸汽爆破和微波等方法对麦秸秆纤维进行预处理,再复合偶联剂法处理麦秸秆纤维;用熔融共混、模压成型方法制备麦秸秆/废弃PP木塑复合材料,探讨了麦秸秆不同表面处理方法制备PP木塑复合材料力学性能和吸湿吸水性能;用体视显微镜对不同处理的麦秸秆及木塑复合材料拉伸断面进行观察。结果表明:经复合处理的麦秸秆与PP木塑复合材料力学性能和吸湿吸水性能均优于单纯使用偶联剂处理的麦秸秆与PP木塑复合材料;NaOH和乙酸复合处理的复合材料力学性能和抗吸湿吸水性能较好,水热和蒸汽爆破复合处理的复合材料次之。麦秸秆经复合处理后,表面变粗糙,秸秆纤维和PP基体的界面黏合性得到改善。该文研究结果对通过麦秸秆纤维表面处理提高麦秸秆/废弃PP木塑复合材料的性能有重要的实际意义。     

基于角测量技术的麦秸/聚丙烯复合材料微观结构定量分析

为了分析麦秸/PP复合材料老化后表面微观结构及其宏观力学性能之间关系,采用角测量技术（angle measure technique,AMT）方法研究了不同老化周期下复合材料表面微观结构电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）图像的AMT尺度图谱,分析了图谱中特征角度、特征尺度与复合材料宏观力学性能随老化周期延长的变化关系。结果表明,随着老化周期的延长复合材料各项力学性能总体呈下降趋势,而其AMT图谱的特征角度和特征尺度总体则呈上升趋势。秸秆/PP复合材料表面的微观结构SEM图像AMT尺度图谱的特征角度、特征尺度与其诸多宏观力学性能存在着高度或极高的相关性。尤其是特征角度与弯曲强度具有高度相关性,两者的相关系数达到了-0.975。运用主成分分析方法对各老化周期平均角度（mean angle,MA）图谱数据的研究进一步证实了AMT方法的有效性和可分性。该研究证明,AMT方法能够较好地定量化描述复合材料微观结构的图像纹理复杂性,在测量信号、图像纹理复杂性定量描述和分析中具有极高的应用价值。     

不同黏结剂组合甘蔗渣/麦秆碳复合材料制备与性能研究

该文以甘蔗渣、麦秆为原料,以酚醛树脂、羧甲基纤维素为黏结剂,采用混合后热压再烧结的工艺制备碳复合材料,试验制备了各温度点下的材料并对其残碳率、密度、气孔率、强度、电阻率等性能进行了测试, 对该材料的性能、形成机理及规律进行了分析,初步揭示了原料选择、配比、温度等参数对整个制备过程及复合材料性能的影响。试验结果证明：通过该工艺用甘蔗渣（麦秆）和酚醛树脂（羧甲基纤维素）制备复合材料可行的, 同时也表明黏结剂和烧结温度对碳复合材料性能影响很大,该试验为甘蔗渣（麦秆）等植物残渣的利用开辟了新的途径。     

麦草的热失重特性及动力学

该文利用热失重分析法对麦草的热失重特性及动力学进行研究,探讨不同的升温速率和镍系催化剂对麦草热失重的影响,结果表明在220.6～391.2℃范围内麦草的失重量不受升温速率的影响,但要获得相同的失重率,对应的温度随升温速率的提高而增加。温度超过391.2℃以后,升温速率等于或超过20℃/min时,麦草的热失重规律基本不受升温速率影响;而麦草在10℃/min的速率升温下热解,热失重量最大。镍系催化剂对麦草热失重无明显影响;利用Kissinger法和Ozawa法分别计算出麦草未加催化剂和添加0.5%系催化剂的热失重动力学参数;其表观活化能分别为93.92、 119.80 kJ/mol和99.14和123.70 kJ/mol,频率因子ln A分别17.82、23.02 min和19.30、24.03 min^-1。     

稻秸秆粉/聚丙烯复合材料力学性能

采用模压成型工艺制备稻秸秆粉/聚丙烯木塑复合材料,利用万能电子试验机测试了复合材料的拉伸及弯曲性能,用冲击试验机测试了复合材料的冲击性能,用体视显微镜对复合材料的微观结构断面进行了观察。结果表明,硅烷偶联剂KH570处理稻秸秆粉是较好的处理方法,稻秸秆粉质量分数为50%,粒度为60目时,稻秸秆粉/PP复合材料综合力学性能较好。其复合材料表面微观结构光滑。     

秸秆灰混凝土力学性能试验及强度预测

为了优化混凝性能,减少水泥产业耗能,尝试采用以部分秸秆灰替代水泥制备混凝土。该文通过试验对油菜秸秆灰混凝土拉压性能进行了研究,得到秸秆灰质量分数和水胶比对秸秆灰混凝土拉压性能的影响规律,如当秸秆灰质量分数增大时,混凝土拉压性能呈下降趋势;当水胶比过大时,混凝土力学性能急剧下降。同时提出秸秆灰混凝土抗拉性能与抗压性能间的线性函数关系以及混凝土轴心抗压强度计算公式,并与其他混凝土抗压强度公式进行比对验证。采用小波神经网络的预测方法,引入随机函数,对试验数据抽样进行训练,而后预测数据并与试验数据进行比对,计算误差,并将预测数据用于该文提出的拉压公式进行验证,结果表明验证较好。最后试验结果表明:当秸秆灰替代掺量为10%时,秸秆灰混凝土劈裂抗拉强度下降了25%,抗压强度仅下降了8%;当替代掺量为20%时,抗压强度下降了31%。     

豆麦轮作区麦秸长期还田对作物产量及土壤化学性质的影响

麦秆还田对作物产量影响以及秸秆还田如何施肥是农业生产者极为关注的问题,为了明确豆麦轮作麦秆长期还田对作物产量及对土壤化学性质的影响,该文依托黑河市长期定位实验站,采用裂区试验方法,主处理为秸秆还田与不还田处理,副处理为低、中、高不同施肥水平,试验于1980年开始,轮作模式先后为麦-豆-麦和麦-豆轮作模式,通过连续38 a(1980—2018年)调查,探明麦豆轮作条件下麦秸还田及不同施肥水平对作物产量影响。结果得出:麦秸还田后种植大豆、小麦,多年产量与不还田比差异不显著(P0.05);连续施肥效果,大豆中肥区比低肥区增产7.42%～10.81%,达到差异显著水平,小麦高肥区比低肥区增产14.52%～19.33%,差异极显著(P 0.01);麦秸还田大豆增产效果,还田前期(1～6季)大豆平均产量比不还田增产5.91%,后期(7～16季)平均增产7.52%,麦秸还田小麦增产效果,还田前期(1～5季)和后期(6～16季)平均增产0.31%、0.22%,后期增产频率高;麦秆隔年还田显著增加速效钾含量,施肥可以有效增加土壤碳、氮、磷含量,但长期高肥易导致土壤酸化。