熱處理對(duì)竹材顏色及物理力學(xué)性能影響的研究.pdf

1、隨著竹材人造板工業(yè)的發(fā)展，竹集成材和重組竹作為新型的家具以及裝飾裝修材料而備受關(guān)注并且得到快速發(fā)展。熱處理技術(shù)作為一種綠色環(huán)保的物理改性處理方法，在木材工業(yè)中已被廣泛采用。我國(guó)很多竹加工企業(yè)通過(guò)借鑒木材的熱處理方法，結(jié)合竹材的特點(diǎn)，也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種竹材熱處理產(chǎn)品，如炭化色竹地板、炭化色竹窗簾、炭化色竹家具、炭化色竹涼席、炭化色竹茶具等。但是我國(guó)科研單位以及大專(zhuān)院校對(duì)竹材熱處理過(guò)程中化學(xué)及物理力學(xué)性能變化研究較少，目前幾無(wú)可借鑒的文獻(xiàn)，而

2、我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又急需該領(lǐng)域方面的技術(shù)支持。因此開(kāi)展竹材熱處理技術(shù)及工藝的研究，不僅將填補(bǔ)我國(guó)在該領(lǐng)域的研究空白，而且將對(duì)我國(guó)竹材加工企業(yè)提供指導(dǎo)作用。
　　本文以我國(guó)主要經(jīng)濟(jì)竹種—毛竹（phyllostachys pubescen）竹材為研究對(duì)象，以空氣為介質(zhì)，將試驗(yàn)試件放置在干燥箱中，按設(shè)定的溫度（100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃）和時(shí)間（1 h、2 h、3 h、4h）進(jìn)行熱處理。通過(guò)對(duì)熱處

3、理后竹材的顏色、化學(xué)組成成分、力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性能以及其表面性能的測(cè)定，研究了不同熱處理?xiàng)l件對(duì)竹材物理力學(xué)性能地影響，揭示了熱處理后竹材物理力學(xué)性能變化的規(guī)律。并得出如下結(jié)論：
　　（1）熱處理溫度對(duì)竹材主要化學(xué)成分含量的影響顯著，熱處理時(shí)間對(duì)綜纖維素和α-纖維素含量的影響顯著，而對(duì)酸不溶木素含量的影響不顯著。當(dāng)熱處理溫度低于180℃時(shí)，綜纖維素、α-纖維素和酸不溶木素的含量相對(duì)于未處理材變化不大（但當(dāng)溫度低于160℃時(shí)，綜纖維

4、素含量有少量增加）；當(dāng)溫度達(dá)到180℃及以上時(shí)，隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，綜纖維素和α-纖維素含量呈逐漸降低的趨勢(shì)，而酸不溶木素的含量呈逐漸升高的趨勢(shì)。綜纖維素、α-纖維素含量顯著變化的臨界溫度為180℃，酸不溶木素含量顯著變化的臨界溫度為200℃。
　?。?）隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，竹材的失重率呈逐漸升高的趨勢(shì)。熱處理溫度在（100-160）℃之間，失重率增加比較緩慢，在1.5％范圍以?xún)?nèi)。隨著熱處理

5、溫度的升高，在(160-220)℃之間，失重率顯著增加，最大可達(dá)29.04%。失重率與綜纖維素、α-纖維素呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.96、-0.92。
　?。?）熱處理溫度對(duì)后竹材的顏色有顯著的影響。熱處理溫度為(100-120)℃時(shí)，竹材的顏色為黃白色；熱處理溫度為(140-160)℃時(shí)，竹材的顏色為淺咖啡色；熱處理溫度為(180-200)℃時(shí)，竹材的顏色為咖啡色；熱處理溫度為220℃時(shí)，竹材的顏色為深咖啡色。視覺(jué)參數(shù)變化

6、的臨界溫度為180℃。
　　熱處理溫度對(duì)竹材化學(xué)成分顏色的影響顯著。當(dāng)熱處理溫度在(100-180)℃，綜纖維素、α-纖維素和木素的顏色相對(duì)于未處理材變化不顯著，而當(dāng)熱處理溫度高于180℃時(shí)，隨著熱處理溫度的升高，綜纖維素、α-纖維素和木素的顏色逐漸變深：綜纖維素、α-纖維素的顏色由白色變?yōu)辄S色，酸不溶木素的顏色由咖啡色變?yōu)樯羁Х壬昂诤稚?，酸不溶木素的顏色變化最為顯著。由此可知竹材經(jīng)熱處理后其顏色的變化主要是由于木素顏色的變化引

7、起的。
　　隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，竹材的變色度呈逐漸升高的趨勢(shì)。變色度與綜纖維素、α-纖維素、酸不溶木素呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.98、-0.95、0.90。
　?。?）熱處理溫度對(duì)竹材靜曲強(qiáng)度和彎曲模量的影響都顯著；熱處理時(shí)間在160℃-220℃對(duì)竹材靜曲強(qiáng)度的影響顯著，在200℃-220℃對(duì)彎曲模量的影響顯著；熱處理溫度對(duì)竹材靜曲強(qiáng)度和彎曲模量的影響大于熱處理時(shí)間。熱處理對(duì)靜曲強(qiáng)度影響顯著的臨界溫

8、度為180℃：當(dāng)溫度低于180℃時(shí)，隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，竹材的靜曲強(qiáng)度呈小幅增加趨勢(shì)；當(dāng)溫度高于180℃時(shí)，隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，竹材的靜曲強(qiáng)度顯著降低。熱處理對(duì)彎曲模量影響顯著的臨界溫度為200℃：當(dāng)熱處理溫度低于200℃時(shí)，隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，竹材的彎曲模量呈小幅增加趨勢(shì)；當(dāng)熱處理溫度高于200℃時(shí)，隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，竹材的彎曲模量顯著降低。
　　

9、靜曲強(qiáng)度和彎曲模量的變化與綜纖維素和α-纖維素的含量，在α=0.01水平上為顯著的正相關(guān)，這表明靜曲強(qiáng)度和彎曲模量的損失與半纖維素和纖維素的降解有關(guān)。
　?。?）熱處理后竹材的尺寸穩(wěn)定性顯著提高。竹材經(jīng)熱處理后，其平衡含水率和線性干縮率隨著熱處理溫度的升高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，呈逐漸降低的趨勢(shì)，顯著變化的臨界溫度為（180-200）℃。
　?。?）熱處理溫度對(duì)竹材的表面性能有顯著地影響。當(dāng)熱處理溫度在(100-180)℃之間，