γ射线辐射对木材振动特性影响及机理研究

发布时间：2017-04-29 21:01

  本文关键词：γ射线辐射对木材振动特性影响及机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辐射交联和辐射降解是高分子材料改性的重要方法,为木材声学振动功能性改良提供了新的方法和思路。试验证明,经过γ射线处理后的木材声振动性能有所改善。本文以鱼鳞云杉(Picea jezoensis),泡桐(Paulownia)为研究对象,在研究木材化学组分含量与木材声学参数之间关系的基础上,采用辐照剂量为OkGy、 5kGy、10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、200kGy及300kGy的γγ射线分别对板材、木粉、综纤维素、及木质素进行辐照处理,通过分析不同辐照剂量对木材化学性质、自由基浓度、微观构造、物理力学、声学振动参数等的影响规律,初步揭示γγ射线辐照对木材各项性质的影响机理。研究结果表明：(1)两种树种的综纤维素含量均随辐照剂量的增加呈递减的趋势,木质素的相对含量随辐照剂量的增加呈现递增的趋势；鱼鳞云杉的抽提物含量随着辐照剂量的增加呈现递增的趋势,而泡桐树种抽提物含量与辐照剂量无明显的关系；木材三大组分中木质素的抗辐射能力最强,其次是纤维素,而半纤维素的抗辐射能力最差。(2)参照国家标准GB/T2677.2-2011测定了木材化学组分含量,通过一元或二元线性回归模型分析了各组分含量与木材声学振动参数之间的关系,结果表明：当综纤维素含量在66-68%时,木材的声学振动性能最佳；木质素含量与木材声学振动的相关性因树种而异,木质素含量对木材振动性能的影响还需进一步研究；苯醇抽提物含量与声学性能的相关性比1%NaOH抽提物含量与声学性能之间的相关性要显著,苯醇抽提物含量越少越有利于提高木材的声学性能。(3)综合分析了γ射线辐照处理对木材声振动参数的影响得出,鱼鳞云杉辐照剂量在30-100kGy、泡桐辐照剂量在10-50kGy时各项声学参数显著提高。对于鱼鳞云杉,当辐照剂量为50kGy时动弹性模量值从7.9GPa增加到9.1GPa,比动弹性模量值增加15%,在辐照剂量为30kGy时损耗角正切值从1.63降低到1.37；泡桐当辐照剂量为10kGy时动弹性模量值与未处理前相比增加5%,辐照剂量为30kGy时声辐射品质常数从13.97 m3·Pa-1·s-3提高到15.89 m3·Pa-1·s-3,比动弹性模量值增加23%。(4)应用红外光谱分析了木粉、综纤维素、木质素经辐照后的分子结构及化学键的变化,结果表明木粉分子结构变化最小,辐射主要引起分子中羟基减少及C=O伸缩振动；通过电子自旋共振仪(ESR)测定不同辐照剂量条件下自由基浓度的变化,结果表明辐射未改变g值,自由基浓度随辐照剂量的增加而增加且自由基浓度的变化主要来自于木材组分中的木质素。(5)采用扫描电子显微镜(SEM)分析了辐照处理对木材微观结构的影响,结果表明：与未经辐照处理的试件相比,经辐照处理后木材细胞壁表面出现细小微粒,断裂面平滑,说明经辐照处理的木材韧性降低,而脆性增加；随着辐照剂量的增加,结晶度呈现先增加后降低的趋势,辐照剂量为50kGy时结晶度最大；辐照剂量为100kGy,时木材吸湿稳定性最好,主要与羟基的降解交联有关。(6)采用动态热机械分析仪(DMA)分别测定了试样的存储模量和损耗模量,结果表明：当辐照剂量为100kGy时,存储模量降低的幅度最小,其说明辐照剂量小于100kGy时是以辐射交联为主；当辐照剂量为300kGy时,损耗模量曲线α峰值及β峰值均呈现递减的趋势,说明是以辐射降解为主,分子链之间的作用力减小。
【关键词】：γ射线 木材声学振动性能 化学性质 辐照处理 机理
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S781
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景10-12
• 1.2.1 辐射源的选择11
• 1.2.2 辐射加工的基本原理11-12
• 1.3 辐射技术的应用与特点12-18
• 1.3.1 辐射技术在生物质材料中的研究与应用13-18
• 1.4 目前乐器材改性研究与应用18
• 1.5 研究目标及主要研究内容18-21
• 1.5.1 研究目标18
• 1.5.2 研究意义18-19
• 1.5.3 研究内容19-20
• 1.5.4 研究技术路线20-21
• 2 辐照剂量对木材各组分含量的影响21-27
• 2.1 试验材料及步骤22
• 2.2 射线辐照对综纤维素含量的影响22-23
• 2.3 射线辐照对木质素含量的影响23-24
• 2.4 射线辐照对抽提物含量的影响24-25
• 2.5 辐射剂量与各组分含量的综合分析25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 3 木材化学组分含量与声振动参数的关系27-34
• 3.1 试验材料与方法27-28
• 3.1.1 试验材料27-28
• 3.1.2 试验方法28
• 3.2 试验数据与分析28-33
• 3.2.1 综纤维素对声学性能的影响28-30
• 3.2.2 木质素对声学性能的影响30-32
• 3.2.3 抽提物对声学性能的影响32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 辐照剂量对木材振动参数的影响34-40
• 4.1 试验材料与方法34
• 4.1.1 试验材料34
• 4.1.2 试验方法34
• 4.2 辐射剂量对各振动参数的影响34-39
• 4.2.1 辐照剂量与动弹性模量之间的关系35-37
• 4.2.2 辐照剂量与声辐射品质常数的关系37-38
• 4.2.3 辐射剂量与对数衰减率、动力损耗角正切的关系38-39
• 4.3 本章小结39-40
• 5 辐射对木材化学性质的影响40-48
• 5.1 γ射线对木材分子结构的影响40-43
• 5.1.1 红外光谱及材料40
• 5.1.2 试验数据与分析40-43
• 5.2 ESR自由基浓度检测43-47
• 5.2.1 试验材料与设备44
• 5.2.2 试验参数及计算44-45
• 5.2.3 试验数据与分析45-47
• 5.3 本章小结47-48
• 6 辐射对木材物理性质的影响48-60
• 6.1 γ射线对木材微观构造的影响48-50
• 6.1.1 试样的制备48
• 6.1.2 试验结果与分析48-50
• 6.2 结晶度变化对木材声学性能的影响50-53
• 6.2.1 试验材料与仪器51
• 6.2.2 结晶度的计算51
• 6.2.3 试验结果与分析51-53
• 6.3 吸湿性能测试53-54
• 6.3.1 试验材料与方法53
• 6.3.2 试验数据与分析53-54
• 6.4 DMA测试54-59
• 6.4.1 试验材料与仪器55
• 6.4.2 试验方法55
• 6.4.3 结果与分析55-59
• 6.5 本章小结59-60
• 7 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：335578