基于近红外光谱技术的高温热处理竹材物理化学性质研究

发布时间：2021-08-26 01:04

　　竹材作为一种生长快速、材性优良的绿色材料,越来越受到人们的喜爱。竹材资源的有效开发利用能够缓解当前木材资源供应紧张的困境。本研究的目的在于通过近红外光谱手段开发出快速准确预测热处理竹材物理化学性质的模型,且从谱图分析的角度研究热处理竹材的化学变化和结晶性质变化。研究建立了热处理竹材竹青侧样品和竹黄侧样品的颜色和化学成分预测模型,并对比了两侧样品的差别以及其对模型建立的影响;同时还建立了热处理竹材密度和力学性能预测模型,并对比了多种波长范围和预处理方法对模型建立的影响;此外,分析了竹青黄两侧样品和不同温度热处理竹材的光谱差异,并分别对其进行主成分判别分析;最后从光谱分析的角度研究了热处理对于竹材的结晶构造的影响。研究的结果表明:1)建立了效果为非常好的热处理竹材颜色和化学成分含量预测模型,L*值模型RPD为11.1,a*值模型RPD为3.54,b*值模型RPD为7.75,综纤维素模型RPD为7.16,纤维素模型RPD为4.31,木质素RPD为10.5,竹青侧样品建立的模型效果好于竹黄侧模型效果。2)建立了效果为较好的热处理竹材密度和力学性能预测模型,气干密度模型RPD为2.99,绝干密度... 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同温度热处理竹材外观图片（左至右，对照组、150℃、180℃、210℃）

热处理竹材颜色和化学成分预测模型15图2-2颜色参数预测值和实际值的相关关系图Figure2-2Correlationbetweenmeasuredvaluesandpredictedvaluesofcolorparametersinheat-treatedbamboo.2.3.3竹青竹黄侧化学成分含量变化表2-5显示的是热处理竹材竹青和竹黄的主要化学成分变化，从表2-5中可以发现，热处理后无论竹材竹青还是竹黄中的化学成分表现出相同趋势：综纤维素和α-纤维素浓度降低，木质素浓度增加。这与前人的研究结果相似（MengFDetal.,2016）。具体地说，热处理加工后竹材两侧的化学成分变化在150℃和180℃并不是特别明显，竹青竹黄的综纤维素和纤维素浓度在150℃时分别下降了1.40%、1.34%和0.16%、0.10%，此时竹青化学成分下降较多，在180℃时分别下降4.96%、6.34%和1.95%、2.38%，此时则变成竹黄侧样品的化学成分下降较多，当热处理温度达到210℃时，竹青竹黄综纤维素和纤维素浓度分别下降了10.51%、12.41%和6.84%、7.2%。可以发现，当热处理温度≥150℃时，竹黄侧的纤维素和综纤维素的热降解速率要大于竹青侧，且在210℃成分的变化量达到最大值。

基于近红外光谱技术的高温热处理竹材物理化学性能研究 4.62 和 5.28，模型效果为“非常好”。纤维素交叉验证模型效果在三者模型中效果最弱，但预测效果也不差，也达到了“非常好”的预测效果，它的最优预处理方法分别为 9403-7498 cm-1和 9403-7498 cm-1、5450-4246 cm-1，最佳预处理方法分别为一阶导数+矢量归一化和一阶导数+减去一条直线，R2CV分别为 0.92 和 0.93，RPDCV 分别为 3.37 和3.90。


本文编号：3363230