毛竹材动态热机械特性分析

对不同部位、不同竹龄的毛竹材进行动态热机械特性分析,结果表明：在40～300℃的温度范围内,毛竹材的存储模量随温度升高呈逐渐减小的趋势;损耗模量则先增大后减小,当温度达到玻璃化转变温度时,毛竹材损耗模量达到峰值。在竹壁径向上,毛竹材的存储模量和损耗模量沿着竹壁径向由内而外依次增大。随着竹龄的增大,毛竹材的存储模量和损耗模量也逐渐增大。4.5年生毛竹的玻璃化转变温度从竹黄到竹青,逐渐增大,在210.4～222.8℃范围内;0.5年生、2.5年生和4.5年生毛竹材竹肉部分玻璃化转变温度无明显差异。     

不同竹龄和部位对毛竹纤维形态及结晶度的影响

  目的  研究竹龄与部位对毛竹Phyllostachys edulis纤维形态及结晶度的影响,为实现毛竹在制浆造纸、竹纺织品等工业生产中的高效选材利用提供基础数据。  方法  采用纤维离析法,借助普通光学显微镜,测定纤维形态;通过Segal法计算相对结晶度。  结果  竹龄主要影响竹材的纤维长度,纤维长度随竹龄的增长而增大,且80%的纤维长度为1 000~2 500 μm,属长纤维。轴向高度对毛竹材纤维形态的影响较小,纤维壁腔比、长宽比在3个取样部位间差异显著(P＜0.05),但未有明显变化规律;轴向上,不同位置纤维长度未见显著差异。径向纤维长度从大到小依次为竹肉、近竹青、近竹黄;结晶度与竹龄无明显关系,径向上由近竹黄到近竹青呈现递增趋势。在影响竹材纤维形态的因子中,竹龄贡献率最大,影响最为明显。  结论  毛竹纤维形态受竹龄影响最大,受径向取样部位影响明显,轴向高度影响较小,所有部位纤维可用于工业生产,建议将竹龄作为原材料筛选的优先指标。图6表6参22     

温度及含水率对落叶松和白桦动态黏弹性的定量分析

利用动态热机械分析仪检测了落叶松和白桦试材在不同含水率下的玻璃化转变温度(tg),研究了二者的关系及不同初含水率下储能模量随温度变化的规律。结果表明:落叶松和白桦试材玻璃化转变温度均随含水率升高而线性降低,表征二者关系的两个线性方程之决定系数分别高达0.996 46与0.979 86;含水率每增大1%所引起的玻璃化转变温度的降低值,落叶松为6.71℃,大于白桦的6.64℃。落叶松和白桦的储能模量均随其温度、初含水率的升高而减小。落叶松的储能模量以约70 MPa/℃的平均幅度随温度的升高近似呈线性减小趋势。白桦储能模量在初含水率6%~13%时,约以146.9 MPa/℃的平均幅度随温度的升高呈近似线性减小趋势;初含水率在15%~22%,随温度的上升产生了较为明显的突变点,在100℃左右急剧减小。所得落叶松和桦木储能模量与温度及含水率关系的两个数学表达式的决定系数分别达到0.910 43和0.886 54。     

利用X-射线衍射法测定竹材纤维素结晶度

应用X-射线衍射法对毛竹发育过程中的纤维素结晶度,以及不同造林方式和不同竹种的纤维素结晶度测定分析,结果表明:毛竹材成熟过程中,随竹龄增加纤维素结晶度的变化没有呈现明显的规律性,介于51%～54%之间。纤维素结晶度的比例是从竹青到竹黄逐渐降低,在竹干高度上的变化规律与竹龄有关。竹龄、竹干高度和竹壁径向位置对纤维素结晶度的影响差异不显著。对比两种造林方式的纤维素的结晶度,各个竹龄竹鞭侧芽育苗的纤维素结晶度均小于实生苗的相应值。6种竹材纤维素结晶度以孝顺竹的最大,毛竹的最小,介于43%～52%之间。     

毛竹材微纤丝角变异规律研究

利用了X射线衍射技术对不同高度、不同竹龄、在垂周方向不同位置的毛竹材微纤丝角变化规律进行了研究。结果表明,在竹壁径向上,由外而内,微纤丝角大致呈先增大后减小的变化趋势,至靠近竹黄处微纤丝呈现最小值,且最大值与最小值间差异为4.17°。从基部往上,微纤丝角有略微增大,最大差异只有0.15°。毛竹材的微纤丝角从0.5年至6年呈先增大后减小的变化趋势,5个竹龄的毛竹材微纤丝角之间的差异最大值仅0.52°。最后通过方差分析表明,高度、竹龄以及垂周方向上的位置对毛竹材微纤丝角的影响显著。     

高温快速热压处理对毛竹材物理力学性能的影响

选取4~6年生的毛竹Phyllostachys edulis材为原料,采用热压机对毛竹材进行高温快速热压处理,研究不同热处理温度（225,250,275,300,325,350和375℃）下竹材物理力学性能的变化。结果表明:随着热处理温度的升高,竹材平衡含水率和气干密度明显下降（P < 0.05）,与未处理材相比分别降低了34.39%~53.95%和7.89%~13.04%。相同热处理温度下,弦向干缩率的变化率>体积干缩率的变化率>径向干缩率的变化率;当温度达到375℃时,弦向全干干缩率下降了86.81%,径向全干干缩率下降了83.60%,体积全干干缩率下降了83.95%,达各向的最大值。热处理温度升高,竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均先增加后减少,其中,顺纹抗压强度在375℃时达最小值（63.78 MPa）;抗弯强度在250℃时达最大值（151.00 MPa）,在375℃条件下达最小值（61.85 MPa）;抗弯弹性模量在300℃时达最大值（10 487.44 MPa）,在375℃时达最小值（7 071.14 MPa）。认为竹材接触式快速热处理工艺提升了竹材尺寸稳定性和力学性能。     

毛竹材不同部位纤维形态及部分物理性能差异

  目的  探明毛竹Phyllostachys edulis竹青、竹黄及竹肉不同部位的纤维形态、力学性能以及干缩性能等差异,为毛竹材高效利用提供基础数据。  方法  通过纤维离析与显微观察、力学性能与尺寸稳定性测试,分析比较毛竹材不同部位性能差异。  结果  毛竹材竹黄、竹肉与竹青不同部位中,纤维长度和宽度以及纤维占比差异极显著(P＜0.01)。竹青和竹黄的纤维长宽比较为接近,且极显著小于竹肉(P＜0.01)。竹青密布维管束,对毛竹材抗弯强度、弹性模量贡献最为大,其次为竹肉和竹黄。就顺纹抗压强度而言,从大到小依次为竹青、竹黄、竹肉。竹材横向干缩性明显大于纵向,全干干缩率从大到小依次为径向、弦向、纵向。竹材不同部位中,径向和弦向气干干缩率的大小关系略有差异。  结论  毛竹材不同部位性能差异明显,竹黄抗压力学性能优于竹肉,可将竹黄保留用于制备新型竹木复合材料,有助于提高竹材利用率。图2表5参37     

不同竹龄毛竹材燃烧性能的研究

利用锥形量热仪,在50 kW·m-2的热辐射功率下,对1～6年生的毛竹Phyllostachys pubescens人工林竹材的燃烧性能指标进行了测定.结果表明:随着竹龄的增加,毛竹材的点燃时间、释烟总量和比消光面积均有所增大,质量损失率和第一释热峰有所下降,第二释热峰与竹龄无显著相关,但出现的时间延迟;4年生以上的毛竹材各项燃烧性能指标趋于稳定.图3表2参8     

基于硬头黄竹材质变异分析的伐竹年龄判定

以四川产硬头黄竹Bambusa rigida为研究对象,参考国家标准GB/T 15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》与竹材径向加压抗弯性质测定方法,并结合单因素方差分析方法(ANOVA),对竹龄为0.5~4.5 a的竹材物理力学性质进行研究,为硬头黄竹择龄伐竹提供参考。结果表明:(1)竹龄在0.5~4.5 a间,竹材生材含水率、干缩率逐渐减小,基本密度逐渐增大;(2)竹龄为3.5 a时,竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量达到最大,顺纹抗剪强度达到稳定;(3)由竹秆基部至梢部,竹材生材含水率、干缩率呈下降趋势,基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度与抗弯弹性模量呈增大趋势,而顺纹抗剪强度、抗弯强度与抗弯弹性模量在竹龄为4.5 a的竹秆梢部出现下降;(4)竹龄为3.5 a的竹材材性基本达到稳定,生材含水率、基本密度、干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别为60.67%,0.72 g·cm~(-3),12.54%,82.41 MPa,11.99 MPa,237.13 MPa和8.32 GPa。推荐材质成熟的硬头黄竹伐竹年龄为3.5 a。     

竹材纤维增强材料的特性

着重考察不同竹龄、不同部位毛竹(Phgllochysheterocyclavar.pubscense)竹材剪切强度、抗弯强度和弹性模量的差异,并用电子扫描镜观测断面破坏特征。结果表明:竹材具有明显的纤维增强材料特性,采用纤维增强材料相关的标准进行测试是可行的;不同竹龄的竹材力学性能的变化是由纤维的成熟度引起;竹材力学性能与维管束呈正相关关系,竹材纵向力学性能的差异主要是单位面积维管束的数目差异引起;竹材径向力学性能的差异是由维管束分布和组织构造不同引起;竹材抗弯破坏主要发生在细胞壁的胞间层,破坏特征为单根维管束拔出型;竹材剪切破坏主要发生在次生壁并横穿细胞壁,破坏特征为维管束呈簇状拔出型,并且纤维束从基体中拔出后的表面具有明显的破坏迹象。     

竹材湿热膨胀特性研究

以毛竹(Phyllostachs pubescens)为试材,对竹材吸湿以及受热膨胀特性进行测试和分析。结果表明,竹材在各个方向上吸湿膨胀特性和受热膨胀特性都差异显著,弦向和径向的湿胀率较为接近,一般径向略大于弦向,二者都远远大于纵向的湿胀率;竹材的热膨胀率与湿胀率具有相同规律,但远小于湿胀率。     

雷竹人工林竹材物理力学性质

为了有效利用雷竹Phyllostachys praecox竹材,对雷竹人工林竹材物理力学性质进行了研究.结果表明:竹龄对雷竹的物理力学性质有显著的影响;竹材的径向、弦向和体积干缩系数随竹龄增加逐渐减小;基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而增加,至4～5年生较稳定.竹秆由下至上,含水率和干缩性逐渐减小;维管束密度和基本密度逐渐增加,力学强度亦相应提高.根据材性来看,竹材的采伐利用以4～5年生为合适.表3参10     

厚壁毛竹材积与地上生物量的垂直分布格局

材积和生物量不仅反映竹类植物生长状况,而且也是林分经济产量和生态功能评价的重要指标。在测量统计竹高、胸径、壁厚、含水率等指标的基础上,分析厚壁毛竹立竹材积、地上生物量的垂直分布特征。结果表明:(1)厚壁毛竹秆材含水量随着高度的增加而降低,由秆基的50%降到秆梢的30%,而秆材密度则呈上升趋势,由基部的0.6 g/cm3增加至0.8 g/cm3;(2)50%的材积和生物量集中在竹秆下部全长的1/5,90%的材积和生物量分布于中下部竹秆全长的2/3;(3)构建了厚壁毛竹竹秆实际秆壁材积、外径材积、地上各部分生物量与胸径的关系模型。研究结果为深入了解厚壁毛竹精确取材与生物量计量提供参考。     

不同竹龄毛竹材物理性质的差异分析

以我国传统竹种——毛竹(Phyllostachy pubescens)为研究对象,在5个竹龄(0.5、1、2、4、6年生)和3个纵向高度水平对其壁厚、基本密度及干缩性(径向干缩率、弦向干缩率和体积干缩率)等主要物理指标进行对比研究。结果表明,毛竹材壁厚6.698-7.875mm,基本密度0.494-0.728g·cm-3,全干、气干体积干缩率分别为10.204%-17.412%、7.881%-14.914%,全干时弦、径向干缩率分别为5.131%-6.119%、4.919%-5.826%,气干时弦、径向干缩率分别为3.953%-5.264%、3.663%-4.612%。壁厚和基本密度随竹龄增加呈增加趋势,干缩率呈减小趋势,2a后干缩率保持在稳定水平。沿纵向高度从基部到梢部,壁厚逐渐减小,基本密度、全干和气干径向干缩率呈增加趋势。双因素方差分析表明:毛竹壁厚、基本密度、体积干缩率和径向线干缩率随竹龄变化在0.001水平显著;竹壁厚度和基本密度随竹秆纵向高度变化在0.001水平显著。     

竹材化学成分分析和表面性能表征

系统地研究了不同竹龄、部位毛竹(Phgllochysheterocyclavar.pubscense)化学成分的差异;应用化学光电子能谱仪(ESCA)和红外光谱(FTIR)对竹材的表面性能进行了分析表征。结果表明:不同竹龄竹材抽提物差异较大;竹材从根部到梢部,pH值逐渐增加;从竹青到竹黄,pH值逐渐降低;竹青表面的氧原子大于竹黄表面氧原子的比例;竹材的表面主要以木质素和各种抽提物为主,而纤维素和半纤维素含量明显低于木质素和抽提物;靠近竹青处的竹材表面的半纤维素含量低于竹黄,竹青的表面的羟基震动强于竹黄,且竹青表面的活性自由羟基的数量高于竹黄表面。     

竹材层压胶合板的加工

竹材层压胶合板,最早用于铁路轨道的垫片,现在已应用到车厢底板和木质纤维板、刨花板的贴面装饰。竹材层压胶合板强度大、弹性好、耐水、耐老化(能耐-50℃低温和150℃高温),可作代替钢板和钢梁等。竹材层压胶合板,是毛竹片经横直分层胶压而成。生产工艺是竹材选取、削片、干燥、刷胶、压力固化成型。具体步骤:先将毛竹按其所需长度截成段,剖开去掉表层竹青和里层竹黄,取中层篾黄。为广开材源,降低成本,可收购制作中小农具后留下的废料——篾黄。再将篾黄按1～3毫米厚度劈成薄片,竹节部位要削平。干燥处理,以晾干为主,也可用烘房烘干,含水率在10％以下。竹材层材一般都较厚,含水率过高易造成霉变和难以吸胶,必须严格控制。刷胶的步骤,首先根据用途确定竹胶板的长、宽、厚的规格,将竹片横直铺平刷胶(也可浸胶),然后分层     

夏季与秋季钩梢对5年生毛竹竹材物理力学性质的影响

毛竹林钩梢是预防雪灾的重要抚育措施,一般在秋季进行。而随着劳动力成本日趋高涨,劳动强度相对较低的夏季钩梢则成为了一种新的技术选择。为了弄清夏季钩梢对竹材物理力学性质的影响,试验分别选取夏季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹(Phyllostachys pubescens)林的5年生立竹试材,比较分析钩梢尤其是夏季钩梢对竹材物理力学性质的影响。结果表明:夏季或秋季钩梢对竹材的3种密度指标(基本密度、气干密度和绝干密度)、体积干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度和弦向抗弯弹性模量均没有显著影响。钩梢毛竹竹材的纵向干缩率显著低于未钩梢毛竹,顺纹抗拉强度显著高于未钩梢毛竹,而同时弦向抗弯强度也高于未钩梢毛竹,差异接近显著水平(P=0.050 1);夏季钩梢竹材的径向干缩率高于秋季钩梢和未钩梢毛竹,差异也接近显著水平(P=0.050 8)。逐项分析结果表明钩梢显著降低了基部竹材的纵向干缩率,夏季钩梢对增加竹材径向干缩率的作用主要表现在基部和中部。竹材力学性质的逐项分析结果表明不同钩梢处理同一部位间没有显著差异,但其部位效应更加显著。以上结果说明夏季钩梢与秋季钩梢均不会降低毛竹竹材的物理使用价值。     

高温水热处理对毛竹材颜色和平衡含水率的影响

为提高竹制品加工利用水平,以高温水为传热介质,在温度为120℃、130℃、140℃、150℃,160℃,时间为60min、90min、120min的密闭条件下对毛竹（Phyllostachys heterocycla）进行高温热处理,以饱和蒸汽压控制试验的压力环境,研究毛竹材在不同水热处理条件下颜色及平衡含水率的变化。结果表明,随着热处理温度的升高和时间的延长,毛竹材表面颜色由明黄色向深咖啡色转变,红绿色品指数（a*）略微上升后下降,趋向于绿色,黄蓝色品指数（b*）逐步下降,趋向于蓝色。总体色差（ΔE*）增大,明度（L*）下降,竹材平衡含水率下降拐点出现在140℃,与热处理时间相比,热处理温度对竹材颜色及平衡含水率的影响更显著。     

苦竹竹材物理力学性质的研究

测试了苦竹竹材的物理力学性质,用回归分析法探讨了竹龄与竹材各项物理力学性质之间的关系,结果表明:竹龄对苦竹竹材的物理力学性质有显著影响;苦竹竹材的径向、弦向、体积干缩系数随竹龄增加逐渐减少;其气干密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而增加,至3~5年较稳定.竹竿由下至上,含水率、干缩性逐渐减少;气干密度逐渐增加,力学强度亦相应提高.     

金寨毛竹纤维形态及化学成分

通过离析法制取毛竹纤维,观察并记录纤维长度和宽度,计算纤维长宽比,按照国家标准分别测定化学成分质量分数,以此对3~5年生金寨毛竹不同竹干高度、径向的纤维形态和化学成分进行研究。结果表明:3~5年生金寨毛竹平均纤维长度均大于1500μm,且随着竹龄的增加而增加,而在高度上变异规律不明显;平均纤维长宽比均大于100,在竹干高度为5.5 m处达到最大值;灰分质量分数随竹龄的增加而减小,随竹干高度的增加而增加;综纤维素质量分数随竹龄的增加而增加,随竹干高度的增加趋于稳定;苯醇抽提物和纤维素质量分数随竹龄增加先减小再增加。综上可知,金寨毛竹是优良的造纸原料。