毛竹筒展平板微观结构和基本性能初步研究

为了拓展竹展平板后续加工应用,对毛竹筒高温软化前后及展平板的显微构造及基本力学性能进行了观测与测试。结果表明:竹材软化后的薄壁细胞变形较小,展平后的薄壁细胞变形较大。对比原竹材与展平板的物理力学性能,展平板的密度和抗弯弹性模量分别比原竹材增大4.40%和6.76%,静曲强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度分别降低4.35%、4.32%和20.52%。除顺纹抗拉强度指标外,其他物理力学性能指标在展平前后变化不大,基本不影响其后续的加工利用。     

两种工艺制备竹展平板的性能对比

以刻痕和无刻痕两种工艺制备的竹展平板为研究对象,重点分析两种竹展平板的尺寸、物理力学性能及微观结构特征。结果表明:两种竹展平板的翘曲度均与板材厚度呈正相关关系,无刻痕竹展平板的密度和抗弯强度、顺纹剪切强度和抗弯弹性模量均高于刻痕竹展平板;无刻痕竹展平板在制备过程中仅有部分细胞压缩而无损伤,从而保留了竹材原有的结构,具有良好物理力学性能。     

竹材顺纹抗拉强度试件数控加工工艺及技术

竹材顺纹抗拉强度是竹材重要的力学性能指标之一。手工加工竹材顺纹抗拉试件不能保证其尺寸精度,严重影响测试数据的科学性和准确性。本研究探索了该试件关键尺寸一次定位数控加工工艺及技术,提出了一个高效、快速、精准加工竹材顺纹抗拉试件的数控加工方法。     

高温热处理竹材的物理力学性能研究

以6年生竹材为研究对象,分别采用160℃、180℃、200℃的温度对竹材进行4h热处理,检测热处理前后竹材的物理力学性能。结果表明:热处理后竹材的平衡含水率、气干密度、全干密度、干缩性随热处理温度的升高均呈下降趋势,热处理竹材的大部分力学性能也呈下降趋势。与未处理竹材相比,在使用环境相同的条件下,200℃热处理竹材的静曲强度下降了30.09%,抗弯弹性模量提高了13.60%,顺纹抗压强度下降了1.30%,顺纹抗拉强度下降了58.98%。由此表明,热处理温度对竹材的物理力学性能影响显著。     

高温饱和蒸汽软化工艺对竹展平板物理力学性能的影响

以毛竹竹筒为研究对象,探索不同高温饱和蒸汽软化工艺(软化温度为140、150、160、170、180℃;软化时间为4、6、8 min)对展平竹板材物理力学性能的影响。结果表明:竹材经软化后平衡含水率下降,展平后平衡含水率进一步降低;竹材的径向干缩率随软化温度上升和时间延长呈下降趋势;竹材的弦向干缩率在竹材软化后随软化温度上升和时间延长呈下降趋势,而展平后的竹材在140~150℃温度范围内弦向气干干缩率下降,在150~180℃范围内上升;竹材的静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)在140~170℃范围内上升,170~180℃范围内下降,且软化后未展平竹材的MOR和MOE均高于展平后的竹材。可得到结论,在170℃软化工艺下,竹展平板的尺寸稳定性和力学性能较好。     

毛竹不同种源竹材物理力学性质初步研究

通过对来自福建建瓯试验地16个毛竹种源竹材的密度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度及其弹性模量等物理力学性质的初步研究,结果表明:竹材物理力学性质在各种源之间存在一定的差异,其中湖南株洲的毛竹竹材物理力学性质比于其它种源的毛竹要好,而安徽霍山的毛竹竹材的物理力学性质较差,测量的各指标中有基本密度、抗剪强度、抗拉强度三项指标都达到最低;竹材密度的大小、抗拉强度的高低随种源纬度的降低而呈降低的趋势,而竹材的抗剪强度呈与之相反的趋势。     

漂白和热处理对竹材化学组成及重组竹材理化性能的影响

实验对竹束进行漂白和热处理,制备重组竹材,并进行了竹材化学组成、重组竹材物理力学性能和防腐防霉性能的系统研究。结果表明,漂白或热处理均可有效去除竹材中的粗蛋白,去除率分别达43.7%和39.6%;漂白或热处理后,竹材的酸不溶木质素含量增加,综纤维素含量降低。漂白或热处理不会影响重组竹材的物理力学性能,其中顺纹静曲强度和顺纹弹性模量两项指标有所提高。竹材防霉性能较差,但具有天然的耐腐性能,达Ⅱ级耐腐。漂白或热处理均不能改善竹材防霉性能,但可提高其防腐性能,其中竹束热处理后制备的重组竹材可达到Ⅰ级强耐腐。     

不同竹龄、部位竹材经软化后的力学性能比较研究

以毛竹为研究对象,对3个竹龄(1.5、3.5和5.5年生)和5个纵向高度段竹材进行水煮软化处理,比较研究水煮软化后不同年份,不同部位竹材顺纹抗拉强度,顺纹抗压强度,静曲强度和抗弯弹性模量的变化情况,以了解其变化规律。结果表明:1在水煮软化循环实验处理下,毛竹的顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度,抗弯弹性模量均呈现下降趋势;2从竹龄来看,在水煮软化循环作用下,5.5年生的毛竹材的各项性能变化差异最小,性能较稳定;1.5年生的毛竹材的性能变化差异最大,较不稳定。3从5个纵向高度看,毛竹材自下而上的顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度的变化差异逐渐减小,即毛竹的基部的性能的变化最大,较不稳定,梢部的性能变化最小,较稳定。     

外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下，竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为，剖析外力作用下竹材断裂机制，为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象，对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用，利用场发射扫描电镜（FESEM）观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径，结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度，探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。【结果】竹材在顺纹劈裂力作用下，宏观上呈顺纹劈裂破坏，断裂形貌近乎为直线状；在组织层面，维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂，维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏；在细胞层面，纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏，有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下，宏观上呈压溃破坏，在顺纹方向形成系列不规则裂纹；在组织层面，维管束受到明显破坏，纤维鞘中形成不规则裂纹，导管的细胞壁被压溃，薄壁组织呈阶梯状分层破坏；在细胞层面，与顺纹劈裂力的破坏模式相似，纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏，不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向，沿径向拓展，...     

红壳竹人工林竹材物理力学性质的研究

测试了红壳竹人工林竹材的物理力学性质。结果表明：竹龄对红壳竹竹材的物理力学性质有显著的影响；竹材的径向、弦向、体积全干缩率随竹龄增加逐渐减少；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提高，至5－6年生强度稳定在较高的水平上，竹午由下至上，含水率、体积全干缩率逐渐减少；维管束密度、基本密度及力学强度相应提高。     

竹展平板拉伸剪切胶合性能

竹展平板是竹筒最大化利用的一种方式,以竹展平板为单元制备竹质人造板可减少胶黏剂使用量,还有利于加工,具有良好的应用前景.然而,竹材是一种天然梯度复合材料,纤维含量在竹壁径向呈现梯度变异,不同纤维含量的胶合面对竹展平板的胶合性能有重要影响.以无刻痕竹展平板为研究对象,参照拉伸剪切强度测试方法,探讨不同纤维含量的竹展平板胶...     

纵向无刻痕一体化竹展平技术解析

基于现有“刻痕”和“扎眼”等有损伤竹展平技术,通过对圆竹定段、壁厚分级、锯切剖分、分段软化、定弧定厚微整形、一体化展平和多段干燥等工序的技术创新,实现了竹材纵向无刻痕一体化展平,制得的竹展平板表观质量好,力学性能优良,板材出材率高。结合该技术在工厂的实际应用情况,缩短软化和展平时间,实现高温条件下快速展平及提高各生产工序之间的连续化水平,进一步提升板材质量和降低生产成本,将成为今后的研究重点。     

安徽霍山不同海拔毛竹材力学性质分析

安徽霍山县靠近毛竹天然分布的北部边缘,其独特的地理位置及气候条件影响着毛竹材的各项特性,其中海拔是影响毛竹材力学性质的重要因子。以安徽霍山不同海拔（设120、230、370、510和600 m 5种海拔处理）的毛竹材为试验材料,研究了海拔因子对竹材力学性质的影响。结果表明：海拔因子对霍山毛竹的竹材密度有一定影响,随海拔升高,竹材的气干密度和全干密度呈增大趋势,但差异不大;海拔因子对竹材的顺纹抗压强度和顺纹抗剪强度有显著影响,但对顺纹抗拉强度影响不大。霍山毛竹材的各项力学特性接近传统的建筑用木材,经过合理加工可以替代传统木质建筑材料。     

毛竹顺纹抗拉性质的变异及与气干密度的关系

将毛竹轴向分段(4段)、径向分层(6层)取样,研究其顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的变异规律,顺纹抗拉性质与气干密度之间的关系.结果表明:毛竹的顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的径向变异很大,不同位置竹材的顺纹抗拉弹性模量为8.49～32.49 GPa,最外层竹材的顺纹抗拉弹性模量约是最内层的3～4倍;不同位置顺竹材顺纹抗强度在115.94～328.15 MPa之间,最外层竹材的顺纹抗强度是最内层的2～3倍.用直线方程预测毛竹顺纹抗拉性质的效果略优于曲线方程的效果.     

Bending characteristics of bamboo (<Emphasis Type="Italic">Phyllostachys pubescens</Emphasis>) with respect to its fiber–foam composite structure

The bending properties of split bamboo culm were compared with those of spruce and beech wood specimens. The bamboo allowed large flexural deformation since its outer layer retains the tensile stress while the softer inner layer undergoes large compressive deformation. The results suggested that the combination of the fiber-rich outer part and the compressible inner part was responsible for the flexural ductility of split bamboo. To clarify the compressible nature of the inner part of bamboo, the longitudinal surfaces of the bamboo and wood specimens were microscopically observed before and after a large longitudinal compression. Although the wood specimens showed serious and localized buckling, the inner part of the bamboo specimens showed no such visible buckling. In the latter case, the foam-like parenchyma cells absorbed the large compressive deformation by their microscopic buckling and simultaneously, the alignment of sclerenchyma fibers was maintained by the surrounding parenchyma matrix. The flexural elasticity of the bamboo was compared to that of the wood in respect of remaining strain during cyclic bending tests. No clear difference was recognized between their remaining strains. This fact indicated that the bamboo was not so flexible elastically, although its fiber–foam combination and intelligent fiber distribution improve flexural ductility.     

竹复合管材湿热老化性能及其机理

采用加速老化试验方法对竹复合管材的湿热老化性能及老化机理进行研究,探究不同湿热老化历时下竹复合管材拉伸、压缩和弯曲性能的变化。结果表明,在交变湿热应力作用下,竹复合管材拉伸强度、压缩强度、压缩弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量随湿热老化时间延长呈幂指数降低,拉伸劣化大于弯曲,弯曲劣化大于压缩,模量劣化大于强度;湿热老化28次后,竹复合管材拉伸强度、压缩强度、压缩弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量分别降低34.11%、25.64%、26.39%、26.14%和27.83%。交变湿热应力使结构层树脂和竹纤维均发生湿胀,结构层树脂湿胀率小于竹纤维,不均匀的湿胀使结构层树脂受拉、竹纤维受压,结构层树脂竹纤维界面产生剪切力,树脂开裂、脱落,纤维树脂界面形成孔洞和微裂纹降低有效应力传递,当剪切力大于界面粘结力时,界面损伤模式主要表现为脱粘以及剪切分层。     

超声辅助提取对竹纤维结构和机械性能的影响

文章以超声波辅助提取竹纤维,研究超声波处理以及超声波处理方式（前超声和后超声）对低试剂量条件下提取竹纤维结构和热性能的影响。结果表明：超声波处理应用于低试剂量竹纤维提取,可降低竹纤维胶质含量,改善竹纤维细度和细度均匀性。用后超声辅助提取竹纤维,竹纤维胶质含量可降低13.2%,纤维直径由489±247 μm降至224±52 μm,平均直径降低率达54.2%。超声辅助提取对竹纤维机械性能有一定程度的影响,对竹纤维拉伸强度略有降低,拉伸模量下降明显,断裂伸长率略有提高,机械强度均匀性增加;后超声辅助提取较前超声辅助提取对竹纤维的机械性能降低程度小。经提取工艺,竹纤维结晶度增加,但超声辅助提取竹纤维结晶度又略有下降,未超声竹纤维结晶度为56.50%,后超声竹纤维结晶度为55.89%,前超声竹纤维结晶度为56.25%;傅里叶红外光谱分析表明,竹纤维化学结构变化主要由纤维提取工艺引起,超声处理对纤维结构影响不明显;通过电镜观察,经纤维提取工艺,原竹材结构中被胶质包覆的单纤维形态暴露,单丝状明显,超声辅助提取增加了纤维表面粗糙度,后超声辅助提取单丝分散性增强;总体上,超声辅助提取可促进低试剂量条件下的长竹纤维提取,对纤维细度有明显改善效果,但对纤维结构和机械性能影响不大。     

高地竹与毛竹主要物理力学性能的比较研究

非洲高地竹(Arundinaria alpina)是埃塞俄比亚的重要竹种资源之一,但其性能以及增值利用的研究非常少。本研究测定了高地竹的主要物理力学性能,并以毛竹为对照物进行分析。结果发现:高地竹尖削度小,竹壁厚,基本密度低,干缩率较大;弦向抗弯弹性模量比毛竹高,但顺纹抗压强度、弦向抗弯强度以及顺纹抗剪强度相对毛竹材较低。高地竹在原竹建筑利用和竹质人造板加工利用方面都具有可行性。     

以竹代塑新产品竹微丝复合包装材料的制备及其性能

为减少塑料制品的使用,缓解其对全球环境的污染,以质量分数为90%的竹微丝、2%的聚乙烯、8%的甘油制备竹微丝复合材料,参照传统竹编织技艺,分别采用纯纵向编织法和纵横向编织法等制备了竹微丝复合包装材料,并对其性能进行分析。结果表明:1)与通过传统竹篾工匠手工制备的竹微丝相比,由大型智能化竹拉丝设备制备的竹微丝边缘更整齐;2)与竹微丝单方向编织技术相比,采用纵横向交叉编织技术的竹微丝复合包装材料的抗拉性能更好;3)竹微丝复合包装材料的拉伸强度远大于PE、PVC等传统塑料包装材料。