疏解竹单板高温干热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

论文摘要

【目的】以高温干热处理疏解竹单板为基本单元,制备竹基纤维复合材料,分析不同热处理温度对疏解竹单板物理化学性能以及竹基纤维复合材料物理力学性能的影响,为高温干热处理竹基纤维复合材料生产工艺优化和新产品开发提供依据。【方法】以毛竹疏解单板为原料,以180和200℃干热空气为介质,在氧气含量2%～2.5%条件下对其进行热处理;以不同温度处理的疏解竹单板为基本单元制备竹基纤维复合材料,对热处理后疏解竹单板以及竹基纤维复合材料的性能进行分析。【结果】200℃处理4 h疏解竹单板的质量损失比180℃大;随着热处理温度升高,疏解竹单板的综纤维素和α-纤维素含量分别降低11.36%、20.15%和21.95%、35.94%,木质素相对含量分别增加16.36%、43.56%,pH和缓冲容量降低;傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱分析显示,热处理后疏解竹单板表面羟基数量减少,导致其对水分的再吸收能力降低;热处理后疏解竹单板和竹基纤维复合材料的表面颜色加深;经180和200℃处理后,竹基纤维复合材料的吸水宽度膨胀率、吸水厚度膨胀率和吸水率分别降低11.20%、15.88%、7.03%和21.60%、32.27%、26.60%,静曲强度和剪切强度分别降低39.07%、33.51%和56.14%、42.15%,弹性模量变化不显著。【结论】随着热处理温度升高,疏解竹单板的抽提物挥发和化学组分降解,其质量损失率增加,pH和缓冲容量降低;半纤维素优先降解,导致其对水分的再吸收能力降低,而降解生成的可溶性小分子物质增加,导致其抽提物和木质素相对含量增加;热处理疏解竹单板和竹基纤维复合材料的表面颜色加深;竹基纤维复合材料的吸水宽度膨胀率、吸水厚度膨胀率和吸水率降低,耐水性能增加,静曲强度和剪切强度大幅降低。

论文目录

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设备

1.3 试验方法

1.3.1 疏解竹单板热处理

1.3.2 竹基纤维复合材料制备

1.4 性能测试方法

1.4.1 热处理疏解竹单板的性能表征

1.4.2 竹基纤维复合材料性能表征

2 结果与分析

2.1 疏解竹单板性能评价

2.1.1 热处理对质量损失率的影响

2.1.2 热处理对pH、缓冲容量和抽提物的影响

2.1.3 热处理对化学组分的影响

2.1.4 热处理对表面官能团和表面化学元素的影响

1) 傅里叶红外光谱分析

2) X-射线光电子能谱分析

2.2 热处理对竹基纤维复合材料的性能影响

2.2.1 热处理对表面颜色的影响

2.2.2 热处理对物理力学性能的影响

1) 耐水性能

2) 力学性能

3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 孟凡丹,王超,向琴,余养伦,于文吉

关键词: 热处理,疏解竹单板,竹基纤维复合材料,耐水性能,力学性能

来源: 林业科学 2019年09期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 轻工业手工业,林业

单位: 中国林业科学研究院木材工业研究所

基金: 国家自然科学基金项目“重组竹胶合成型机理研究”(31470591)

分类号: S781.9

页码: 142-148

总页数: 7

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