熱處理對(duì)重組竹材物理力學(xué)及耐久性能影響的研究.pdf

1、重組竹是以竹束為基本構(gòu)成單元按順紋理方向經(jīng)熱（冷）壓膠合而成的竹基纖維復(fù)合材料，因其具有良好的紋理、色澤及物理力學(xué)性能，在室內(nèi)地板、家具及裝飾裝修材料上已得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著國際上對(duì)于竹質(zhì)材料環(huán)保性能的認(rèn)可，以及我國在重組竹材制造技術(shù)上的突破，室外用重組竹材的需求與日俱增，室外用重組竹材已經(jīng)成為國際上研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。開展重組竹材耐老化性能以及防腐防霉性能的系統(tǒng)研究，對(duì)于擴(kuò)展重組竹材的應(yīng)用領(lǐng)域具有極大的推進(jìn)作用，同時(shí)可以為室

2、外用重組竹材標(biāo)準(zhǔn)的制定及產(chǎn)品開發(fā)提供基礎(chǔ)理論依據(jù)，對(duì)提升我國重組竹材行業(yè)整體競(jìng)爭力、推廣戶外用重組竹產(chǎn)品、提高其附加值具有重要意義。
　　本論文主要以慈竹（Neosinocalamus affinis（Rendle）Keng f.）為研究對(duì)象，以熱蒸氣為介質(zhì)，采用不同溫度（160℃、180℃和200℃）和時(shí)間（2h、3h和4h）對(duì)竹束進(jìn)行熱處理后，以浸漬型酚醛樹脂為膠黏劑制備重組竹板材，并分析熱處理對(duì)重組竹材的物理力學(xué)性能及化學(xué)成

3、分的影響。通過對(duì)熱處理后竹束制備的重組竹材進(jìn)行了人工模擬氣候加速老化性能、室外自然老化性能、循環(huán)加速老化性能及防霉耐腐性能的研究，探討了人工加速老化與室外自然老化的關(guān)系，揭示了在不同老化環(huán)境下重組竹材料性能變化規(guī)律。主要研究結(jié)論如下：
　?。?）隨著熱處理溫度的升高和時(shí)間的延長，重組竹材的靜曲強(qiáng)度和水平剪切強(qiáng)度下降，其下降最大幅度分別可達(dá)49％和30%。重組竹的彈性模量不受熱處理工藝的影響，處理前后其值基本不變。熱處理后，重組竹材

4、的尺寸穩(wěn)定性增強(qiáng)，其24h吸水厚度膨脹率的下降幅度最高可達(dá)30%。隨著熱處理溫度的升高和時(shí)間的延長，重組竹材表面總色差值ΔE*ab呈上升趨勢(shì)，表面由亮變暗，顏色由淺變深。
　　對(duì)熱處理竹材的紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，隨著熱處理溫度的升高，與纖維素、半纖維素和木質(zhì)素相關(guān)峰的強(qiáng)度減弱；對(duì)熱處理后竹材中化學(xué)成分變化的研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱處理溫度的升高，竹材中?-纖維素的含量下降，木質(zhì)素的含量略有增加。
　?。?）三種人工模擬氣候老化方法均會(huì)改

5、變重組竹表面顏色，其排序依次為氙燈輻照+噴淋>氙燈輻照>低溫氙燈輻照，即表面顏色變化會(huì)受光照、溫度和水分三個(gè)因素的影響。熱處理和涂飾處理均有助于重組竹材表面色穩(wěn)定性的提高。
　　對(duì)氙燈輻照前后的重組竹表面進(jìn)行FT-IR分析發(fā)現(xiàn)，與木素相關(guān)峰1634 cm-1、1508 cm-1、1423 cm-1、1327 cm-1和1238 cm-1的強(qiáng)度隨著輻照時(shí)間的增加迅速減弱，木質(zhì)素是竹材中最容易發(fā)生光降解的結(jié)構(gòu)。
　?。?）重組竹

6、材在9個(gè)月的室外自然老化試驗(yàn)過程中，重組竹材表面的顏色指數(shù)變化幅度與氙燈輻照+噴淋192 h后的試驗(yàn)結(jié)果最為接近，因此，氙燈輻照+噴淋可以較好的模擬室外老化過程中其表面顏色的變化。
　　在室外放置的9個(gè)月中，重組竹材的尺寸隨著氣候條件的變化而增減，吸水厚度膨脹率和吸水率與空氣濕度和溫度的相關(guān)系數(shù)分別在0.01和0.05水平顯著。熱處理對(duì)重組竹材室外自然老化后的靜曲強(qiáng)度、彈性模量和水平剪切強(qiáng)度值沒有明顯影響，相比于未經(jīng)過室外自然老化

7、的重組竹材，其力學(xué)強(qiáng)度值的下降幅度均在10%以下，可以保持較好的力學(xué)穩(wěn)定性。
　?。?）對(duì)重組竹循環(huán)加速老化試驗(yàn)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，六循環(huán)試驗(yàn)后，重組竹材的力學(xué)性能均未發(fā)生明顯變化，六循環(huán)試驗(yàn)可以較好地模擬室外自然老化過程中重組竹的力學(xué)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的變化。
　?。?）隨著熱處理溫度的升高和時(shí)間的延長，重組竹材對(duì)腐朽菌和霉變菌的防治作用呈增強(qiáng)趨勢(shì)。重組竹材本身具有較好的耐腐性能，耐腐等級(jí)可達(dá)到Ⅰ級(jí)。重組竹材對(duì)霉變菌的防治作用較