竹質(zhì)特種膠合材膠合機理與工藝的研究.pdf

1、由于我國森林資源總量不足和質(zhì)量不高等問題,木材工業(yè)中原料供需之間的矛盾日益加劇。充分利用竹子的優(yōu)良性能,制造性能良好且滿足人類各種需求的板材,這對緩解木材資源緊缺,擴大竹制產(chǎn)品應用領(lǐng)域,實現(xiàn)高效高質(zhì)利用竹材資源具有重要的意義。
　　 通過試驗研究,分析對比原料的化學成分和原料對酚醛樹脂的浸漬性能,根據(jù)竹質(zhì)特種膠合材的吸水厚度膨脹率、耐沸水性、靜曲強度、彈性模量、耐磨性、耐化學腐蝕性、浸漬剝離率和甲醛釋放量等試驗指標,討論分析熱壓

2、三要素(熱壓壓力、熱壓時間、熱壓溫度)對膠合材性能的影響。根據(jù)紅外光譜和電鏡掃描技術(shù)分析探索了膠合材的膠合機理,進一步驗證熱壓三要素對于膠合材性能的影響,體現(xiàn)特種膠合材與眾不同的優(yōu)勢,得到如下結(jié)論:
　　 (1)通過對毛竹素材、漂白竹材、炭化竹片和炭化竹絲化學成分的測定和分析,得出三要素含量中均是纖維素最大,約為44.08-46.88％,半纖維素和酸不溶木素含量分別在18.50-22.35％和20.02-21.17％。三要素含量

3、變化率大小為:半纖維素＞纖維素＞木素。抽出物含量大小為:1％NaOH抽出物＞熱水抽出物＞冷水抽出物＞苯醇抽出物。炭化竹絲三要素含量變化率最大,其纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量分別為44.08％,18.50％和20.02％,1％NaOH、冷水、熱水和苯醇抽出物含量分別為35.05％,7.76％,10.06％和5.52％,這對竹質(zhì)特種膠合材的原料選擇具有實際意義。
　　 (2)通過觀察比較可知炭化竹材細胞壁變薄,基本組織細胞更透亮,竹

4、材細胞空隙率增加,細胞腔依稀可見,同時纖維群細胞也相互脫離,這些結(jié)構(gòu)變化有利于對熱固性樹脂的滲透。結(jié)果表明:相對于毛竹素材和漂白竹材,炭化竹材對熱固性樹脂的滲透性能更好。
　　 (3)炭化竹絲對熱固性樹脂的浸漬率為0.14％/min,比炭化竹片大,說明炭化竹絲對膠液的滲透性能比炭化竹片的好。竹材的滲透性能大小為:炭化竹絲＞炭化竹片＞漂白竹片＞毛竹素材。所以竹質(zhì)特種膠合材的原料選擇炭化竹絲。
　　 (4)通過浸膠L16(4

5、5)正交試驗,炭化竹絲浸膠工藝四個影響因素的主次順序為:膠黏劑濃度→竹絲含水率→竹絲浸膠時間→竹絲長度,其中膠黏劑的濃度為顯著因素。得出較優(yōu)浸膠工藝:膠黏劑濃度30％、竹絲含水率10％、浸漬時間20min、竹絲長度100mm。
　　 (5)通過熱壓L9(34)正交試驗,得出較優(yōu)熱壓工藝:熱壓壓力2.0MPa、熱壓溫度145℃、熱壓時間1.7min/mm。熱壓壓力對膠合材耐酸性、靜曲強度和彈性模量有顯著,對耐沸水性、耐堿性、耐鹽性

6、、耐磨性和浸漬剝離率等其他試驗指標影響不顯著;熱壓時間對膠合材靜曲強度有顯著影響,對其他試驗指標影響不顯著;熱壓溫度對膠合材各試驗檢測指標有一定的影響,但不顯著。
　　 (6)利用掃描電鏡分析技術(shù),觀察分析竹質(zhì)特種膠合材及其原料超微觀結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:炭化竹絲單位面積內(nèi)熱固性樹脂的膠量較多,呈均勻分布,膠層與炭化竹絲之間的縫隙較小且均勻,說明兩者膠合狀態(tài)良好,從超微結(jié)構(gòu)上進一步完善竹質(zhì)特種膠合材的膠合機理。
　　 (7)利

7、用紅外光譜分析技術(shù),測定分析酚醛樹脂和炭化竹絲熱壓前后的光譜圖,可知,酚醛樹脂中的活性基團與竹材三要素中某些基團發(fā)生化學反應,形成新的化學鍵,膠黏劑固化,形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),起到膠結(jié)作用;竹材炭化后,“C-H”基團分解、一些“C=C”和大部分“CH3”、“CH2”基團己受熱裂解,同時,“=C-O-C”、“C-O-C”和“C-O”這三個基團也已減小或消失,這些都為研究以炭化竹絲為原材料的竹質(zhì)特種膠合材的膠合機理提供了依據(jù)。
　　 (

8、8)竹質(zhì)特種膠合材的密度為1.30g/cm3,約比普通竹編膠合板密度大0.42g/cm3,膠合材密度大且斷面密度均勻,這是竹質(zhì)特種膠合材的特色之一。
　　 (9)竹質(zhì)特種膠合材的彈性模量為12520MPa,靜曲強度為150.3MPa,分別約為普通竹膠合板指標值的2.50倍和2.51倍;分別約為結(jié)構(gòu)用刨花板指標值的5.56倍和7.52倍,這是竹質(zhì)特種膠合材的特色之二。
　　 (10)竹質(zhì)特種膠合材具有較強的耐酸性、耐堿性、