楊木單板及其染色后光變色研究

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*)的主要試驗因子為超聲波功率,方差分析其在0.01水平下對試件δe*影響顯著;其次為浸漬時間和浸漬溫度,方差分析二者在0.01水平下對試件δe*影響不顯著。最佳浸漬工藝為浸漬溫度75.0℃、浸漬時間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,試件由藍色變成木材本色;溫度由32℃降至26℃時,試件由木材本色變成藍色,達到室溫可逆變色的效果。

采用熱浸法和冷壓法對速生楊木單板進行染色處理,利用紫外可見分光光度計研究染液質(zhì)量分數(shù)、染色時間、染色溫度及助劑等因素對速生楊木單板染色效果的影響。結(jié)果表明:兩種方式對速生楊木單板進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。

文章采用物理化學(xué)的方法,進行了三倍體毛白楊單板軟化處理的實驗研究。結(jié)果表明:軟化劑的種類、軟化時間和軟化溫度對軟化效果都有一定的影響;本實驗的最佳軟化條件為:軟化劑為乙二胺,軟化溫度為60℃,軟化時間為60min。

以楊木和樟子松單板為試材,利用氙光衰減儀進行光輻射試驗,分析其光變色規(guī)律,并進行耐光性能評價。結(jié)果表明:木材受光輻射易發(fā)生變色,主要表現(xiàn)為明度指數(shù)l*降低,色度指數(shù)a*和b*上升。其中:樟子松單板的色度指數(shù)b*變化明顯,針葉樹材樟子松的光變色度大于闊葉樹材。

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

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)性能對木竹復(fù)合層合板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(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結(jié)果表明:壓力相同時,隨著板厚的增大,單板拉伸彈性模量呈現(xiàn)增大趨勢;隨著壓力的增大,楊木單板的拉伸彈性模量和抗拉強度增大。

本研究以酚醛樹脂為浸漬液,楊木單板為木材試樣,對經(jīng)浸漬塑化處理的楊木單板進行三點彎曲試驗,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度與塑化壓力呈非線性關(guān)系。通過對楊木單板試驗研究,為木材/竹材復(fù)合材料制造過程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)工藝提供一定的理論依據(jù)和基本思路,并對產(chǎn)品的設(shè)計、組織現(xiàn)場生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量評估提供一定的參考。

介紹了單板層積材、密實型單板層積材在國內(nèi)外的研究和利用概況。探討了采用低分子量酚醛樹脂浸漬處理楊木單板的方法制備楊木單板層積材的生產(chǎn)技術(shù)。結(jié)果表明:施膠量相當時,浸漬方式與涂膠方式生產(chǎn)的單板層積材相比,密度相當,吸水厚度膨脹(24hts)降低了24%,膠合強度提高了16%,彈性模量(moe)和靜曲強度(mor)分別提高了20.17%和44.76%。采用浸漬樹脂方式生產(chǎn)的密實型強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。當吸藥量為168%時,moe、mor達到最大,分別為15.34gpa和135.31mpa。密實型強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。

通過熱壓聚合方法,利用苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯對楊木進行強化試驗,結(jié)果表明:聚合溫度是主要影響因素,而聚合時間和引發(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℃,聚合時間6h,環(huán)烷酸鈷、氯化鋅以及引發(fā)劑aibn所占混合樹脂掖比分別為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,強化楊木單板中含有大量的苯環(huán)聚合物,羰基官能團大量增加。

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,并對影響彎曲構(gòu)件性能指標的因素進行分析。結(jié)果表明:速生楊木單板高頻加熱層積彎曲膠合構(gòu)件的各項性能指標均超過了企業(yè)相關(guān)標準,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,熱壓時間5min,保壓冷卻時間12min,即可獲得滿意的彎曲構(gòu)件性能指標。

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

研究了在楊木單板層積材中加入竹材作為增強材料,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,其沖擊韌性分別增強了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7.2%和12.8%;裂紋擴展能增長40.9%和43.4%;韌性指數(shù)值提高了27.2%和31.5%。

通過拉伸試驗,研究了塑化楊木單板不同壓力時的順紋拉伸性能,分析了其與塑化壓力間的關(guān)系。結(jié)果表明:塑化楊木單板的拉伸模量與塑化壓力呈非線性關(guān)系;隨塑化壓力增大,單板的彈性模量有減小的趨勢,順紋抗拉強度呈增大趨勢,但當壓力增大到一定值時順紋抗拉強度趨于穩(wěn)定。

采用加壓浸漬法將負載型光催化材料——竹炭/tio2復(fù)合體滲入楊木單板中,運用正交試驗方法對納米tio2改性楊木單板的膠合性能進行了研究,探討涂膠量、熱壓壓力與浸漬壓力等因素對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。

采用高錳酸鉀作為凸顯主劑,對楊木單板進行天然花紋凸顯處理,研究高錳酸鉀對楊木單板天然花紋凸顯的影響。結(jié)果表明,高錳酸鉀對楊木單板進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)量分數(shù)為0.3%,高錳酸鉀濃度對楊木單板天然花紋凸顯具有高度顯著性影響。

建立速生楊木單板橫紋彈性性能的預(yù)測模型,利用該模型分析了速生楊木單板在受壓和不同含膠量情況下的橫紋彈性模量?？紤]到木材密度、單板裂隙度和涂膠量等的影響,按照復(fù)合材料原理模型,分別在涂膠量體積大于單板裂隙體積、涂膠量體積小于單板裂隙體積和涂膠量體積為零條件下,探討了單板橫紋彈性模量模型。結(jié)果表明:當涂膠量體積大于單板裂隙體積時,預(yù)測值和試驗值之間相對誤差小于15%。

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

主要研究速生楊木染色技術(shù),對速生楊木單板進行木材染色處理試驗,通過正交方法分析主要影響因素對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℃和染色時間2h。

用柚木刨切、砂光后的試樣,通過氙光燈照射,對試樣進行曝曬,確定光照后試樣明度l、紅綠軸色品指數(shù)a、黃藍軸色品指數(shù)b以及色差e在光照后的變化規(guī)律。

采用三聚氰胺甲醛樹脂輥壓浸漬楊木單板,通過高頻熱壓定型得到樹脂增強重組材,探討不同輥壓壓榨率和熱壓壓力對板材物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:利用高頻介質(zhì)加熱進行厚板坯的成型較接觸式熱壓可行,可縮短熱壓時間,提高熱壓效率;熱壓壓力對楊木重組材的大部分物理力學(xué)性能影響顯著,輥壓壓榨率對材料的靜曲強度、彈性模量等影響不顯著;輥壓壓榨率20%、熱壓單位壓力2.0mpa時,高頻熱壓制備的地板用楊木重組材物理力學(xué)性能指標綜合較優(yōu),該制備條件下成品材料密度為0.68g/cm3、靜曲強度50.19mpa、彈性模量4191.61mpa。

利用納米tio2改性水性雙組份聚氨脂清漆和丙烯酸清漆,將改性涂料直接涂飾染色單板并進行氙光輻射試驗,探討了納米tio2對染色單板光變色的抑制作用以及納米tio2加入量對光變色性的影響。結(jié)果表明,聚氨酯和丙烯酸清漆中納米tio2加入量分別為3%和5%時對染色單板光變色的抑制效果最佳。光輻射前后,涂飾改性與未改性聚氨酯清漆楊木染色單板的色差δea*b分別為18.75、22.98,丙烯酸清漆的分別為11.75和16.98。改性涂料涂飾染色單板的光變色度小于未改性涂料染色單板,主要在于改性涂料能顯著抑制染色單板紅綠色品指數(shù)a*的變化。

楊木單板條層積材熱壓工藝的研究