熱處理對竹材顏色及物理力學性能影響的研究.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注并且得到快速發(fā)展。熱處理技術作為一種綠色環(huán)保的物理改性處理方法，在木材工業(yè)中已被廣泛采用。我國很多竹加工企業(yè)通過借鑒木材的熱處理方法，結合竹材的特點，也已經開發(fā)出多種竹材熱處理產品，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。但是我國科研單位以及大專院校對竹材熱處理過程中化學及物理力學性能變化研究較少，目前幾無可借鑒的文獻，而

2、我國竹產業(yè)的發(fā)展又急需該領域方面的技術支持。因此開展竹材熱處理技術及工藝的研究，不僅將填補我國在該領域的研究空白，而且將對我國竹材加工企業(yè)提供指導作用。
　　本文以我國主要經濟竹種—毛竹（phyllostachys pubescen）竹材為研究對象，以空氣為介質，將試驗試件放置在干燥箱中，按設定的溫度（100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃）和時間（1 h、2 h、3 h、4h）進行熱處理。通過對熱處

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

4、素含量有少量增加）；當溫度達到180℃及以上時，隨著熱處理溫度的升高和熱處理時間的延長，綜纖維素和α-纖維素含量呈逐漸降低的趨勢，而酸不溶木素的含量呈逐漸升高的趨勢。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℃。
　　（2）隨著熱處理溫度的升高和熱處理時間的延長，竹材的失重率呈逐漸升高的趨勢。熱處理溫度在（100-160）℃之間，失重率增加比較緩慢，在1.5％范圍以內。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29.04%。失重率與綜纖維素、α-纖維素呈顯著相關，相關系數(shù)分別為-0.96、-0.92。
　?。?）熱處理溫度對后竹材的顏色有顯著的影響。熱處理溫度為(100-120)℃時，竹材的顏色為黃白色；熱處理溫度為(140-160)℃時，竹材的顏色為淺咖啡色；熱處理溫度為(180-200)℃時，竹材的顏色為咖啡色；熱處理溫度為220℃時，竹材的顏色為深咖啡色。視覺參數(shù)變化

6、的臨界溫度為180℃。
　　熱處理溫度對竹材化學成分顏色的影響顯著。當熱處理溫度在(100-180)℃，綜纖維素、α-纖維素和木素的顏色相對于未處理材變化不顯著，而當熱處理溫度高于180℃時，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間的延長，竹材的變色度呈逐漸升高的趨勢。變色度與綜纖維素、α-纖維素、酸不溶木素呈顯著相關，相關系數(shù)分別為-0.98、-0.95、0.90。
　?。?）熱處理溫度對竹材靜曲強度和彎曲模量的影響都顯著；熱處理時間在160℃-220℃對竹材靜曲強度的影響顯著，在200℃-220℃對彎曲模量的影響顯著；熱處理溫度對竹材靜曲強度和彎曲模量的影響大于熱處理時間。熱處理對靜曲強度影響顯著的臨界溫

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

9、靜曲強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，這表明靜曲強度和彎曲模量的損失與半纖維素和纖維素的降解有關。
　?。?）熱處理后竹材的尺寸穩(wěn)定性顯著提高。竹材經熱處理后，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間的延長，呈逐漸降低的趨勢，顯著變化的臨界溫度為（180-200）℃。
　?。?）熱處理溫度對竹材的表面性能有顯著地影響。當熱處理溫度在(100-180)℃之間，