浸渍熏蒸法渗胶增密竹材的性能研究
发布时间：2020-07-27 18:17
【摘要】：在木材资源短缺和价格日益剧增的背景下,竹材作为替代品的存在具有重大的利用价值。我国是世界竹材资源最丰富的国家,素有“竹子王国”的美誉,尤其是毛竹的产量更是其中之最。但如何解决竹材存在的干缩湿胀变形、易燃性、耐磨性等缺点成了亟待解决的问题。采用浸渍、熏蒸法改性处理竹材是解决上述问题行之有效的方法。故通过三聚氰胺甲醛树脂(MF树脂)、硅酸钠、聚磷酸铵(APP)改性竹材强度、阻燃性、耐磨性及硬度方面的影响,以达到改善竹材性能的目的。采用浸渍法增密改性竹材抗压强度。正交试验结果表明:三因素的影响程度为:浓度时间温度。改性后的最佳处理工艺:时间2h、浓度10%、温度为80℃,此时强度最高,但并未有显著的提高。而浸渍后烘干测得强度有明显提高,在适当的温度(80℃),适当时间(2h),适当浓度(10%)下更多的MF树脂渗透到竹子中,竹材强度达到最高为143.22MPa。MF树脂改性后不同的含水率对竹子抗压强度影响不同。对比发现,未改性竹材随着含水率的增加强度先增加后减少的趋势,在含水率为5%时强度最高为98.41MPa。改性后强度随着含水率增加呈现出递减趋势,在烘干状态时强度最高。采用熏蒸法增密竹材,改性后竹材最佳处理工艺:时间6h、浓度10%、温度80℃。浓度对强度的极差最大,其次是时间,温度对改性竹材的影响最小。在最佳处理工艺条件下竹材改性后强度最高。对比两种不同的阻燃液(硅酸钠、聚磷酸铵)对竹子阻燃性能的影响,在反复浸渍竹材48h时阻燃时间达到最大分别为硅酸钠207.73s、聚磷酸铵129.50s。浸渍硅酸钠对竹材阻燃效果更佳。随着温度升高竹材内部的水分会逐渐逸出并达到稳定,竹子孔隙率会随着水分的蒸发增加到一定程度后趋于平稳。浸渍MF树脂改性后竹材的孔隙率最低,增密效果更优。改性后竹材干缩湿胀变化率为纵向径向弦向。竹材纵向变化率在浓度为0.3%时最大,但浓度对纵向变化率影响不大。预处理方法对竹子径向、弦向(全干干缩率)变化率影响大。采用对比试验:熏蒸法改性后硅酸钠、聚磷酸铵处理竹材的磨损率为0.88%、1.13%;浸渍法硅酸钠竹材的磨损率1.11%;APP处理者为1.28%,硅酸钠增密竹材使其更有利于竹子的耐磨性。熏蒸法改性竹材硬度较浸渍法效果更优,熏蒸法改性后竹材的硬度,硅酸钠处理者钻透时间为93.77s、聚磷酸钠处理者钻透时间为85.03s;浸渍法硅酸钠处理的钻透时间为82.57s、聚磷酸铵74.20s,固化后的硅酸钠对竹子硬度起到了促进作用。采用浸渍、熏蒸法渗胶增密竹材性能使其应用范围更广,并为以后研究改性增密竹材性能提供一些参考依据。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU531.3
【图文】：
在一定程度上造成水土流失，资源在很大程度上存在浪费。2、竹制品利用过程单一化。伴随着经济的增长，竹产品的使用量日益剧增。家具、工艺品及建筑结构用材。大多竹制品为初加工，并未向着高精尖的方向发初制品价格低廉、获益少，故在加工过程中易造成浪费现象，竹产品加工未形网络系统。3、竹产品加工企业特点不明显，起不到引导带动作用[11]。市场上多为个体的，整体生产规模较小，产品更新换代慢，不足以满足人们对新产品的要求。对不能做出准确的判定，新信息的规划能力不足，而且缺少适销对路的竹材新产12]。4、存放问题。未经处理的竹子在适宜的环境下存放易产生虫蛀、霉变、腐烂适宜的环境也为生物的生长提供了充足的水分与生长条件。产生霉变、虫蛀等竹子美观、适用性、耐久性产生影响。
15图 3-1 竹子平衡含水率竹材在一定的温度和湿度条件下，其内部的水分与空气中的水分不再进行交换而达稳定状态时的含水率为平衡含水率。试验所用竹材平衡含水率为 8%左右。3.2 竹子干缩湿胀性能竹材作为多孔纤维材料，具有明显的吸湿、解湿性能。干缩湿胀是竹材固有的物理能。当竹子含水率低于纤维饱和点时，其尺寸和体积会随含水率的降低而缩小。从湿到气干或全干时的尺寸，与湿材尺寸、体积之比，表示竹材气干时或全干时的线干缩及体积干缩性。
图 4-1 各因素对改性竹子顺纹抗压强度影响图 4-1 可知：浸渍温度对竹子强度影响较大，随着温度的增加呈现先增加后减少的趋势，MF 树脂在最佳的反应温度（80℃）达到最大抗压强度。随着浓度的增加竹子的强度在不断减少并在 10%时强度达到最高。浸渍期间并不是溶液浓度越高竹子强度越高，是由于 MF 树脂的粘度比水的大在浸渍期间浓度越高渗入到细胞内部会有更大的阻力。即渗透性较强的 MF 树脂会使溶液在毛细管孔隙内的粘度增加。因此，较高浓度的树脂溶液对进一步渗透有较高的阻力。浸渍时间对改性后竹材强度的影响较小。随着时间的增加竹材强度先增加后减少在2h 时强度达到最高。MF 树脂改性竹材后在常温下静置，测得的强度没有显著性提高。MF 树脂具有很大的化学活性，在渗入竹材时可以进行交联硬化反应从而起到填充竹材密度的效果。在不需别的硬化剂的条件下，可进行热硬化或常温硬化。在常温下静置后竹材会失去一部分水分，但细胞内仍存在有大量的水分导致改性后竹材强度无明显提高。因此在以上述
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU531.3
【图文】：
在一定程度上造成水土流失，资源在很大程度上存在浪费。2、竹制品利用过程单一化。伴随着经济的增长，竹产品的使用量日益剧增。家具、工艺品及建筑结构用材。大多竹制品为初加工，并未向着高精尖的方向发初制品价格低廉、获益少，故在加工过程中易造成浪费现象，竹产品加工未形网络系统。3、竹产品加工企业特点不明显，起不到引导带动作用[11]。市场上多为个体的，整体生产规模较小，产品更新换代慢，不足以满足人们对新产品的要求。对不能做出准确的判定，新信息的规划能力不足，而且缺少适销对路的竹材新产12]。4、存放问题。未经处理的竹子在适宜的环境下存放易产生虫蛀、霉变、腐烂适宜的环境也为生物的生长提供了充足的水分与生长条件。产生霉变、虫蛀等竹子美观、适用性、耐久性产生影响。
15图 3-1 竹子平衡含水率竹材在一定的温度和湿度条件下，其内部的水分与空气中的水分不再进行交换而达稳定状态时的含水率为平衡含水率。试验所用竹材平衡含水率为 8%左右。3.2 竹子干缩湿胀性能竹材作为多孔纤维材料，具有明显的吸湿、解湿性能。干缩湿胀是竹材固有的物理能。当竹子含水率低于纤维饱和点时，其尺寸和体积会随含水率的降低而缩小。从湿到气干或全干时的尺寸，与湿材尺寸、体积之比，表示竹材气干时或全干时的线干缩及体积干缩性。
图 4-1 各因素对改性竹子顺纹抗压强度影响图 4-1 可知：浸渍温度对竹子强度影响较大，随着温度的增加呈现先增加后减少的趋势，MF 树脂在最佳的反应温度（80℃）达到最大抗压强度。随着浓度的增加竹子的强度在不断减少并在 10%时强度达到最高。浸渍期间并不是溶液浓度越高竹子强度越高，是由于 MF 树脂的粘度比水的大在浸渍期间浓度越高渗入到细胞内部会有更大的阻力。即渗透性较强的 MF 树脂会使溶液在毛细管孔隙内的粘度增加。因此，较高浓度的树脂溶液对进一步渗透有较高的阻力。浸渍时间对改性后竹材强度的影响较小。随着时间的增加竹材强度先增加后减少在2h 时强度达到最高。MF 树脂改性竹材后在常温下静置，测得的强度没有显著性提高。MF 树脂具有很大的化学活性，在渗入竹材时可以进行交联硬化反应从而起到填充竹材密度的效果。在不需别的硬化剂的条件下，可进行热硬化或常温硬化。在常温下静置后竹材会失去一部分水分，但细胞内仍存在有大量的水分导致改性后竹材强度无明显提高。因此在以上述
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈俊;;竹子作为土木工程加筋材料的研究现状[J];人民珠江;2015年03期
2 雍[
本文编号：2772193
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