γ射線輻射對(duì)木材振動(dòng)特性影響及機(jī)理研究.pdf

1、輻射交聯(lián)和輻射降解是高分子材料改性的重要方法，為木材聲學(xué)振動(dòng)功能性改良提供了新的方法和思路。試驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)γ射線處理后的木材聲振動(dòng)性能有所改善。
　　本文以魚(yú)鱗云杉（Picea jezoensis），泡桐（Paulownia）為研究對(duì)象，在研究木材化學(xué)組分含量與木材聲學(xué)參數(shù)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用輻照劑量為0kGy、5kGy、10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、200kGy及300kGy的γ射線分別對(duì)板材、木粉、綜纖維

2、素、及木質(zhì)素進(jìn)行輻照處理，通過(guò)分析不同輻照劑量對(duì)木材化學(xué)性質(zhì)、自由基濃度、微觀構(gòu)造、物理力學(xué)、聲學(xué)振動(dòng)參數(shù)等的影響規(guī)律，初步揭示γ射線輻照對(duì)木材各項(xiàng)性質(zhì)的影響機(jī)理。研究結(jié)果表明:
　　(1)兩種樹(shù)種的綜纖維素含量均隨輻照劑量的增加呈遞減的趨勢(shì)，木質(zhì)素的相對(duì)含量隨輻照劑量的增加呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì);魚(yú)鱗云杉的抽提物含量隨著輻照劑量的增加呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，而泡桐樹(shù)種抽提物含量與輻照劑量無(wú)明顯的關(guān)系;木材三大組分中木質(zhì)素的抗輻射能力最強(qiáng)，其次是

3、纖維素，而半纖維素的抗輻射能力最差。
　　(2)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2677.2-2011測(cè)定了木材化學(xué)組分含量，通過(guò)一元或二元線性回歸模型分析了各組分含量與木材聲學(xué)振動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系，結(jié)果表明:當(dāng)綜纖維素含量在66-68％時(shí)，木材的聲學(xué)振動(dòng)性能最佳;木質(zhì)素含量與木材聲學(xué)振動(dòng)的相關(guān)性因樹(shù)種而異，木質(zhì)素含量對(duì)木材振動(dòng)性能的影響還需進(jìn)一步研究;苯醇抽提物含量與聲學(xué)性能的相關(guān)性比1％NaOH抽提物含量與聲學(xué)性能之間的相關(guān)性要顯著，苯醇抽

4、提物含量越少越有利于提高木材的聲學(xué)性能。
　　(3)綜合分析了γ射線輻照處理對(duì)木材聲振動(dòng)參數(shù)的影響得出，魚(yú)鱗云杉輻照劑量在30-100kGy、泡桐輻照劑量在10-50kGy時(shí)各項(xiàng)聲學(xué)參數(shù)顯著提高。對(duì)于魚(yú)鱗云杉，當(dāng)輻照劑量為50kGy時(shí)動(dòng)彈性模量值從7.9GPa增加到9.1GPa，比動(dòng)彈性模量值增加15％，在輻照劑量為30kGy時(shí)損耗角正切值從1.63降低到1.37;泡桐當(dāng)輻照劑量為10kGy時(shí)動(dòng)彈性模量值與未處理前相比增加5％，輻

5、照劑量為30kGy時(shí)聲輻射品質(zhì)常數(shù)從13.97m3·Pa-1·s3提高到15.89m3·Pa-1·s-3，比動(dòng)彈性模量值增加23％。
　　(4)應(yīng)用紅外光譜分析了木粉、綜纖維素、木質(zhì)素經(jīng)輻照后的分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵的變化，結(jié)果表明木粉分子結(jié)構(gòu)變化最小，輻射主要引起分子中羥基減少及C=O伸縮振動(dòng);通過(guò)電子自旋共振儀(ESR)測(cè)定不同輻照劑量條件下自由基濃度的變化，結(jié)果表明輻射未改變g值，自由基濃度隨輻照劑量的增加而增加且自由基濃度的變化

6、主要來(lái)自于木材組分中的木質(zhì)素。
　　(5)采用掃描電子顯微鏡(SEM)分析了輻照處理對(duì)木材微觀結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明:與未經(jīng)輻照處理的試件相比，經(jīng)輻照處理后木材細(xì)胞壁表面出現(xiàn)細(xì)小微粒，斷裂面平滑，說(shuō)明經(jīng)輻照處理的木材韌性降低，而脆性增加;隨著輻照劑量的增加，結(jié)晶度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，輻照劑量為50kGy時(shí)結(jié)晶度最大;輻照劑量為100kGy時(shí)木材吸濕穩(wěn)定性最好，主要與羥基的降解交聯(lián)有關(guān)。
　　(6)采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DM