低溫冷等離子體對(duì)含水率楊木單板表面改性的初步研究

利用氧氣低溫等離子體,在工作壓力為20pa、功率為30w的條件下對(duì)hdpe薄膜進(jìn)行表面改性。采用接觸角、ft-ir-atr、afm、dsc等現(xiàn)代分析手段對(duì)改性結(jié)果進(jìn)行了分析和表征。結(jié)果表明,單位面積的失重率隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大;接觸角隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸減小的趨勢(shì);處理hdpe薄膜能在其表面形成各種極性基團(tuán),主要是羰基和羧基;處理后薄膜的熱性能(熔點(diǎn)和結(jié)晶度)發(fā)生一定改變。

主要研究速生楊木染色技術(shù),對(duì)速生楊木單板進(jìn)行木材染色處理試驗(yàn),通過(guò)正交方法分析主要影響因素對(duì)染色楊木單板色差的影響。研究表明,速生楊木單板最佳染色工藝參數(shù)為氯化鈉濃度1.2%、染料濃度0.6%、乙酸濃度0.2%、滲透劑濃度0.08%、染色溫度80℃和染色時(shí)間2h。

以楊木單板為基體,以熱敏染料、顯色劑、十四醇、增感劑為木材溫致變色劑,利用超聲波浸漬注入木材的方法制備可逆溫致變色楊木單板,研究可逆溫致變色楊木單板的浸漬工藝。結(jié)果表明:影響試件變色色差(δe*)的主要試驗(yàn)因子為超聲波功率,方差分析其在0.01水平下對(duì)試件δe*影響顯著;其次為浸漬時(shí)間和浸漬溫度,方差分析二者在0.01水平下對(duì)試件δe*影響不顯著。最佳浸漬工藝為浸漬溫度75.0℃、浸漬時(shí)間4.0h、超聲波功率120.0w。研制成可逆溫致變色楊木單板新產(chǎn)品,楊木單板起始變色溫度為26℃,終止變色溫度為32℃;溫度由26℃升至32℃時(shí),試件由藍(lán)色變成木材本色;溫度由32℃降至26℃時(shí),試件由木材本色變成藍(lán)色,達(dá)到室溫可逆變色的效果。

以楊木單板及其染色單板為試材,使用氙光衰減儀進(jìn)行輻射試驗(yàn),分析這兩種單板的光變色規(guī)律及影響因素,并進(jìn)行耐光性能評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:楊木單板的光變色是木材本身;染色楊木單板的光變色是染料和木材共同作用的結(jié)果,影響其光變色的主要因素是染料的品種和結(jié)構(gòu)。因此,楊木單板的光變色小于染色楊木單板,而染色楊木單板中酸性藍(lán)染色單板光變色最顯著。

研究玻璃纖維對(duì)楊木單板層積材彎曲性能的增強(qiáng)效果。試驗(yàn)結(jié)果表明:玻璃纖維對(duì)楊木單板層積材的縱橫向靜曲強(qiáng)度(mor)、彈性模量(moe)的增強(qiáng)效果顯著,特別是橫向的mor、moe的增強(qiáng)幅度更大,橫向的moe、mor值分別提高了79.6%、60.2%。

選用活性艷紅kd-8b和活性黃k-rn2種染料配制的染液在不同工藝條件下對(duì)東北人工林大青楊單板進(jìn)行染色,通過(guò)測(cè)定染色單板在氙光衰減儀內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)下光照射表面材色的l*、a*、b*值,分析染色工藝對(duì)單板表面材色指數(shù)的影響。結(jié)果表明,染液濃度是影響活性艷紅染色單板材色指數(shù)的主要影響因素,染色溫度是影響活性黃染色單板材色指數(shù)的主要影響因素。

采用bl-阻燃劑溶液浸漬處理?xiàng)钅締伟?通過(guò)改變浸漬溫度、濃度、時(shí)間和干燥溫度、含水率等工藝因素,分析阻燃材變色的原因以及影響因素。結(jié)果表明,阻燃處理后楊木單板顏色變黃,變深;磷酸與木質(zhì)素發(fā)生縮聚反應(yīng)是變色的主要原因。單板顏色和氧指數(shù)受阻燃處理液濃度影響較大,處理溫度和處理時(shí)間影響較小。含水率和干燥溫度對(duì)阻燃材變色有一定影響,含水率越低單板變色越明顯,含水率高于4%時(shí),干燥溫度對(duì)變色影響較小;含水率低于4%時(shí),干燥溫度越高,變色越嚴(yán)重。

楊木單板條層積材熱壓工藝的研究

分析了在不同單板厚度、不同漂白時(shí)間、連續(xù)漂白不補(bǔ)充漂白劑、連續(xù)漂白補(bǔ)充漂白劑等條件下楊木單板的漂白效果,結(jié)果表明:單板厚度對(duì)漂白效果有一定的影響;漂白時(shí)間延長(zhǎng),漂白效果更好,但漂白時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng);連續(xù)漂白時(shí),需要補(bǔ)充一定量的漂白劑。

楊木單板是木竹復(fù)合層合板的組分材料之一,其力學(xué)性能直接影響木竹復(fù)合層合板的力學(xué)性能。因此,研究其力學(xué)性能對(duì)木竹復(fù)合層合板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化有重要的意義。常態(tài)下楊木單板在不同壓力下的順紋拉伸彈性性能試驗(yàn)結(jié)果表明:壓力相同時(shí),隨著板厚的增大,單板拉伸彈性模量呈現(xiàn)增大趨勢(shì);隨著壓力的增大,楊木單板的拉伸彈性模量和抗拉強(qiáng)度增大。

本研究以酚醛樹(shù)脂為浸漬液,楊木單板為木材試樣,對(duì)經(jīng)浸漬塑化處理的楊木單板進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),探索了木/竹復(fù)合層合板的組分材料——塑化楊木單板受不同壓力時(shí)的順紋彎曲彈性性能,并分析了其與塑化壓力間的關(guān)系。結(jié)果表明,塑化楊木單板的靜曲模量和靜曲強(qiáng)度與塑化壓力呈非線性關(guān)系。通過(guò)對(duì)楊木單板試驗(yàn)研究,為木材/竹材復(fù)合材料制造過(guò)程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝提供一定的理論依據(jù)和基本思路,并對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、組織現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估提供一定的參考。

為了優(yōu)化等離子體改性工藝,對(duì)聚丙烯板進(jìn)行了常壓空氣等離子體處理。等離子體的產(chǎn)生采用了自制中頻電源和平行板電極結(jié)構(gòu)組成的介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)。處理前后聚丙烯表面的微觀結(jié)構(gòu)、表面粗糙度和潤(rùn)濕性通過(guò)場(chǎng)致發(fā)射掃描電鏡、原子力顯微鏡和接觸角分析儀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,等離子體處理后,聚丙烯板表面結(jié)構(gòu)變粗糙且粗糙度增加了近5倍;表面接觸角下降(或潤(rùn)濕性提高),并且等離子體劑量為1.5kj的試樣具有較好的潤(rùn)濕性和抗老化性能。

采用熱浸法和冷壓法對(duì)速生楊木單板進(jìn)行染色處理,利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)研究染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、染色時(shí)間、染色溫度及助劑等因素對(duì)速生楊木單板染色效果的影響。結(jié)果表明:兩種方式對(duì)速生楊木單板進(jìn)行染色處理都取得了較好的上染率,而熱浸法的染色效果較冷壓法要好。

介紹了單板層積材、密實(shí)型單板層積材在國(guó)內(nèi)外的研究和利用概況。探討了采用低分子量酚醛樹(shù)脂浸漬處理?xiàng)钅締伟宓姆椒ㄖ苽錀钅締伟鍖臃e材的生產(chǎn)技術(shù)。結(jié)果表明:施膠量相當(dāng)時(shí),浸漬方式與涂膠方式生產(chǎn)的單板層積材相比,密度相當(dāng),吸水厚度膨脹(24hts)降低了24%,膠合強(qiáng)度提高了16%,彈性模量(moe)和靜曲強(qiáng)度(mor)分別提高了20.17%和44.76%。采用浸漬樹(shù)脂方式生產(chǎn)的密實(shí)型強(qiáng)化楊木單板層積材隨著吸藥量的增多,密度增大;24hts減小;膠合強(qiáng)度隨著吸藥量的增加先增大而后趨于平穩(wěn);moe和mor先增大后減小。當(dāng)吸藥量為168%時(shí),moe、mor達(dá)到最大,分別為15.34gpa和135.31mpa。密實(shí)型強(qiáng)化單板層積材能夠滿足建筑和木結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)材要求,具有良好的發(fā)展空間。

采用加壓浸漬法將負(fù)載型光催化材料——竹炭/tio2復(fù)合體滲入楊木單板中,運(yùn)用正交試驗(yàn)方法對(duì)納米tio2改性楊木單板的膠合性能進(jìn)行了研究,探討涂膠量、熱壓壓力與浸漬壓力等因素對(duì)材料膠合性能的影響,并結(jié)合掃描電鏡分析給出了制板的最佳工藝條件:熱壓壓力為1.2mpa,浸漬壓力為1.6mpa,涂膠量250g/m2。

單板縱向接長(zhǎng)是單板層積材(lvl)生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié),單板斜接質(zhì)量的好壞直接影響生產(chǎn)效率、產(chǎn)品外觀質(zhì)量和內(nèi)在強(qiáng)度。本文探討了非結(jié)構(gòu)用楊木lvl產(chǎn)品中的單板斜接生產(chǎn)工藝改進(jìn)方法,由使用酚醛樹(shù)脂膠改為三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂膠,并驗(yàn)證了其可行性。

采用高錳酸鉀作為凸顯主劑,對(duì)楊木單板進(jìn)行天然花紋凸顯處理,研究高錳酸鉀對(duì)楊木單板天然花紋凸顯的影響。結(jié)果表明,高錳酸鉀對(duì)楊木單板進(jìn)行天然花紋凸顯是可行的,楊木單板較好天然花紋凸顯的高錳酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%,高錳酸鉀濃度對(duì)楊木單板天然花紋凸顯具有高度顯著性影響。

采用三聚氰胺甲醛樹(shù)脂輥壓浸漬楊木單板,通過(guò)高頻熱壓定型得到樹(shù)脂增強(qiáng)重組材,探討不同輥壓壓榨率和熱壓壓力對(duì)板材物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:利用高頻介質(zhì)加熱進(jìn)行厚板坯的成型較接觸式熱壓可行,可縮短熱壓時(shí)間,提高熱壓效率;熱壓壓力對(duì)楊木重組材的大部分物理力學(xué)性能影響顯著,輥壓壓榨率對(duì)材料的靜曲強(qiáng)度、彈性模量等影響不顯著;輥壓壓榨率20%、熱壓?jiǎn)挝粔毫?.0mpa時(shí),高頻熱壓制備的地板用楊木重組材物理力學(xué)性能指標(biāo)綜合較優(yōu),該制備條件下成品材料密度為0.68g/cm3、靜曲強(qiáng)度50.19mpa、彈性模量4191.61mpa。

研究了在楊木單板層積材中加入竹材作為增強(qiáng)材料,以提高楊木單板層積材沖擊性能。結(jié)果表明:將竹材加入楊木單板層積材,可以明顯地改善楊木單板層積材的沖擊韌性。當(dāng)竹篾分別加入楊木單板層積材的上下次表層和中間部位時(shí),其沖擊韌性分別增強(qiáng)了30.4%和27.3%;總沖擊能分別提高了31.7%和28.1%。裂紋形成能僅增長(zhǎng)7.2%和12.8%;裂紋擴(kuò)展能增長(zhǎng)40.9%和43.4%;韌性指數(shù)值提高了27.2%和31.5%。

利用速生楊木單板,采用高頻加熱層積彎曲膠合工藝生產(chǎn)彎曲構(gòu)件,探討速生楊木代替優(yōu)質(zhì)闊葉材生產(chǎn)曲木家具的可行性,并對(duì)影響彎曲構(gòu)件性能指標(biāo)的因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明:速生楊木單板高頻加熱層積彎曲膠合構(gòu)件的各項(xiàng)性能指標(biāo)均超過(guò)了企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),完全可以代替優(yōu)質(zhì)闊葉材,用于曲木家具生產(chǎn)。方差及直觀分析結(jié)果顯示,單板含水率13%,熱壓壓力1.7mpa,熱壓時(shí)間5min,保壓冷卻時(shí)間12min,即可獲得滿意的彎曲構(gòu)件性能指標(biāo)。

研制楊木單板層積材和mdf復(fù)合裝飾結(jié)構(gòu)型材,并對(duì)其物理力學(xué)等性能進(jìn)行測(cè)試分析,提出生產(chǎn)該復(fù)合型材時(shí)采用的成型工藝和相關(guān)熱壓工藝參數(shù)等。

通過(guò)熱壓聚合方法,利用苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯對(duì)楊木進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn),結(jié)果表明:聚合溫度是主要影響因素,而聚合時(shí)間和引發(fā)劑、促聚劑的添加數(shù)量等因素是次要影響因素;聚合溫度x與單體轉(zhuǎn)化率y高度線性相關(guān),線性回歸方程為y=0.107x-0.0367;最優(yōu)制備工藝為:聚合溫度80℃,聚合時(shí)間6h,環(huán)烷酸鈷、氯化鋅以及引發(fā)劑aibn所占混合樹(shù)脂掖比分別為2%、6%、3%;最大轉(zhuǎn)化率為64.50%。傅立葉變換紅外光譜分析結(jié)果表明,強(qiáng)化楊木單板中含有大量的苯環(huán)聚合物,羰基官能團(tuán)大量增加。