黃荊木重組材熱壓工藝及其耐久性能研究.pdf

1、論文以灌木黃荊為研究對(duì)象，探討黃荊木重組材的熱壓工藝及其耐久性能，研究黃荊木重組材用作家具材料的可行性，以期開發(fā)新型家具材料，為合理、高效利用灌木黃荊制備家具用重組材提供理論依據(jù)。以熱壓時(shí)間、熱壓壓力、熱壓溫度和密度為工藝因素，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，研究黃荊木重組材MOR（靜曲強(qiáng)度）、MOE（彈性模量）、IB（內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度）和TS24h（24h吸水厚度膨脹率）的變化規(guī)律，分析不同工藝因素對(duì)黃荊木重組材物理力學(xué)性能影響的顯著程度，確定黃

2、荊木重組材的最優(yōu)工藝參數(shù)。通過電鏡掃描分析和紅外光譜分析，研究黃荊木重組材微觀形態(tài)和化學(xué)成分的差異，探討黃荊木束的壓縮變形、黃荊木重組材的膠合機(jī)理。通過室外型人造板加速老化性能實(shí)驗(yàn)和耐沸水性能實(shí)驗(yàn)，對(duì)黃荊木重組材的非生物作用耐久性進(jìn)行測(cè)試，探討不同工藝因素對(duì)黃荊木重組材耐久性能的影響。論文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)熱壓時(shí)間對(duì)黃荊木重組材的TS24h影響一般顯著，對(duì)MOR、MOE和IB影響不顯著。熱壓壓力是黃荊木重組材MOE的

3、極顯著影響因素，不是MOR、IB和TS24h的顯著影響因素。當(dāng)熱壓壓力由4 MPa升至6 MPa時(shí)，黃荊木重組材的MOE提高了26.7％。熱壓溫度對(duì)黃荊木重組材的MOR影響極顯著，對(duì)MOE、IB和TS24h影響不顯著。當(dāng)熱壓溫度由150℃升至170℃時(shí)，黃荊木重組材的MOR提高了23.6％。密度是黃荊木重組材MOR和MOE的極顯著影響因子，也是黃荊木重組材IB和TS24h的顯著影響因子。當(dāng)密度由0.8g/cm3增大至1.2g/cm3時(shí)，

4、黃荊木重組材的MOR和MOE分別提高了22.1％、35.2％，IB降低了56.1％，TS24h減小了55.1％。
　　(2)黃荊木重組材的最優(yōu)熱壓工藝參數(shù)為:熱壓時(shí)間11.2 min、熱壓壓力4 MPa、熱壓溫度160℃、密度1.20 g/cm3，當(dāng)采用上述熱壓工藝時(shí)，黃荊木重組材的MOR為114 MPa，MOE為11.33 GPa，IB為0.92 MPa，TS24h為8.0％。符合LYT1580-2010《定向刨花板》OSB/2

5、型板材（厚度小于10mm）規(guī)定干燥狀態(tài)承載板材MOR≥22.0MPa、MOE≥3.5GPa、IB≥0.34MPa、TS24h≤20％的要求。
　　(3)各項(xiàng)性能較優(yōu)的黃荊木重組材木材的大部分導(dǎo)管和細(xì)胞腔內(nèi)都充填有酚膠，高溫高壓制板過后，其內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)仍保持良好形態(tài);而各項(xiàng)性能較差的黃荊木重組材，高溫高壓制板過后，其內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的擠壓扭曲變形。性能較差的板材膠合層寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于性能較優(yōu)的板材膠合層寬度，且各項(xiàng)性能較差的黃荊木重

6、組材的膠合層結(jié)合松散，而各項(xiàng)性能較優(yōu)的黃荊木重組材的膠合層結(jié)合緊密。板材在膠合反應(yīng)中生成C-O-C基團(tuán)，C-O-C基團(tuán)是影響膠合性能的重要基團(tuán)，其在單板膠縫處的膠合起著紐帶作用，使得分子間的作用力增強(qiáng)。
　　(4)老化處理材的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度下降幅度為30.43％-50.00％，質(zhì)量增加范圍在5％-17％，厚度增加幅度為6％-14％，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度變化幅度要明顯高于質(zhì)量和厚度變化幅度。密度對(duì)老化處理材的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、質(zhì)量增加百分率和厚度增加百

7、分率影響顯著，熱壓壓力對(duì)老化處理材的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、質(zhì)量增加百分率和厚度增加百分率影響不顯著。當(dāng)密度從0.8 g/cm3增至1.2 g/cm3時(shí)，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的下降幅度為44％，質(zhì)量增加百分率的下降幅度為8.67％，厚度增加百分率的下降幅度為5.00％。
　　(5)當(dāng)熱壓溫度為160℃，密度為1.20 g/cm3，熱壓壓力為4 MPa，熱壓時(shí)間為11.2 min時(shí)，老化處理材的耐久性能最優(yōu)，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度為0.64 MPa，質(zhì)量增加百分率為

8、6％，厚度增加百分率為7％，滿足LYT1580-2010《定向刨花板》OSB/3型板材（厚度小于10mm）規(guī)定潮濕狀態(tài)承載板材煮沸實(shí)驗(yàn)后IB≥0.15MPa的要求。
　　(6)黃荊木重組材獲取最佳物理力學(xué)性能和耐久性能的較優(yōu)工藝參數(shù)為:熱壓溫度160℃，密度1.20 g/cm3，熱壓壓力4 MPa，熱壓時(shí)間11.2 min。
　　(7)當(dāng)作為室內(nèi)家具用材時(shí)，黃荊木重組材的靜曲強(qiáng)度和彈性模量較大，其值可媲美少數(shù)優(yōu)質(zhì)硬木。然而，