水热协同作用下杨木颜色变化规律研究

以杨木木粉为研究对象,通过不同温度和不同时间对杨木木粉进行热处理和水热处理,探究温度和时间对杨木木材颜色的变化规律,通过对比水热处理和热处理颜色变化的差异,探究水分在该过程中的作用,最后通过红外光谱探究在该过程中杨木化学组分发生的微观变化。结果表明:热处理和水热处理对颜色的影响规律大致相同,都使得木材颜色加深,但水热处理由于存在水的原因,在相同的处理条件下水热处理的杨木颜色更深;由红外光谱图知,在水热处理过程中杨木化学组分部分化学键断裂,形成新的共轭结构,导致杨木颜色加深。

菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料的制备及保温阻燃性能研究

石油基高分子多孔材料的大量使用导致了严重的塑料污染(“白色污染”)。在这项工作中,采用了一种绿色可持续的合成策略,通过在杨木颗粒上接种培养真菌菌丝体,使其生长贯穿整个颗粒,最终制备出了一种菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料。结果表明,多孔复合材料具有较低的密度(0.165 g·cm^(-3))、较高的孔隙率(82.7%)和疏水性(接触角:131.8°),并展示出优异的力学性能(压缩强度2.39 MPa;杨氏模量9.79 MPa)。另外,多孔复合材料还具有较低的导热系数(0.066 W/mK)和优异的阻燃性能(氧指数为28.4%)。这项研究工作展示了一种简捷和清洁环保的菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料制备方法,对农林生物质高值化利用具有重要的参考价值。

杨木旧材高温作用后力学性能试验研究

依托新疆玉儿滚军垦旧址保护项目,采用火灾后未过火原木制作杨木旧材的标准无疵小试样,考虑温度、恒温时间两种因素高温处理试样并进行抗拉、抗压力学性能试验,探究木材顺纹和横纹方向上的主要力学性能演化规律。在试验基础上,建立了顺纹杨木旧材抗压本构模型。试验结果表明:高温处理后,顺纹木材抗压强度整体下降幅度为15%~30%,横纹木材抗压强度整体下降幅度为20%~50%;顺纹木材和横纹木材的抗拉强度均显著下降,为25%~62%。建立的本构模型曲线与试验结果相比,误差在10%以内,可适用于相应木材力学性能分析。

基于AE-BP模型的杨木胶合板应力损伤识别

【目的】利用声发射(AE)技术对应力损伤全过程中的杨木胶合板进行无损检测,并利用BP神经网络对AE检测结果进行识别,以提高胶合板损伤检测精度。【方法】以市场占有量较高的托盘用杨木胶合板作为研究对象,在联合AE和应力损伤试验过程中,提取6个AE特征参数,利用声发射RA-AF联合分析法区分杨木胶合板产生裂纹的类型,采用K-均值聚类分析方法确定损伤演化程度和AE特征参数之间的对应关系,利用BP神经网络建立损伤识别模型,并对识别网络进行测试训练。【结果】AE信号幅度和上升时间可有效地表征杨木胶合板应力损伤从微裂纹萌生、产生宏观裂纹至完全断裂的损伤演化过程;通过RA-AF联合分析发现:杨木胶合板在应力损伤试验第一阶段主要为剪切破坏损伤,第二、三阶段主要为拉伸破坏损伤;通过K-均值聚类分析发现损伤类型与AE峰值频率之间的存在较强对应关系,可有效的表征不同的损伤类型:在31 kHz内为基体开裂,在31~100 kHz内为脱胶分层,大于100 kHz为纤维断裂;构建AE-BP神经网络模型对应力损伤类型训练样本的拟合优度是95.94%,测试集的拟合优度是98.89%,模型总拟合优度是96.51%,网络训练效果较好。【结论】在应力承载AE监测过程中,通过构建AE-BP模型,可对杨木胶合板产生的未知损伤进行有效检测并准确识别。

单板厚度对杨木重组木性能的影响

以杨木单板为原料制备高性能特种重组木,重点探讨单板厚度对重组木性能的影响。结果表明,单板越薄,重组木及其内部单板表芯层密度差异越小,耐水性能也越好,但是垂直层向的抗压强度越低;0.7 mm单板制备重组木的静曲强度最高,为203.3 MPa,0.7 mm和1.0 mm单板制备重组木的弹性模量高于1.3 mm和1.8 mm单板制备重组木。

杨木纤维对砂浆流动度、力学性能和自收缩的影响

本文采用控制变量法设计试验,探究了杨木纤维尺寸、体积分数对砂浆流动度、力学性能(抗压、抗折强度)及自收缩的影响。研究发现:与杨木纤维尺寸相比,杨木纤维体积分数对砂浆流动度的影响更为显著,当杨木纤维体积分数自1.0%增至3.0%时,砂浆流动度降低49.56%;增加杨木纤维尺寸和体积分数均会降低砂浆的抗折强度,而增加杨木纤维的体积分数有利于提高砂浆的抗压强度;杨木纤维体积分数比其尺寸对砂浆的减缩作用更显著,添加3.0%长度为0.30~1.25 mm的杨木纤维使砂浆72 h自收缩降低45.6%。

磷酸二氢铵对杨木热裂解特性影响研究

为探究磷酸二氢铵(MAP)对杨木及其杨木衍生炭热解产物品质的影响,揭示MAP呈现的对杨木提质和催化焦油裂解的因素。选取不同浓度的MAP浸渍液原位浸渍负载至杨木中进行低温炭化和衍生炭热解试验。研究不同MAP浓度对杨木炭化三相产率、生物炭热值和能量产率的影响规律,考察添加MAP后的衍生炭热解相对于原料直接热解的催化裂解现象。结果表明:低温炭化结合MAP的添加对杨木热解炭的增加和焦油的减少有协同作用,热解温度为500℃时,相较于未添加衍生炭,添加1.975%MAP衍生炭的焦油组分中酚类产物降低19.8%,甲苯类产物降低5.38%。

硅烷-二氧化硅气凝胶颗粒不同复配比例浸渍处理对增强杨木阻燃性能的影响

以γ-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷水解液(GPS)、二氧化硅气凝胶(SA)为改性剂原料,在质量分数为30%的GPS水解液中,加入占GPS质量2%、4%、6%、8%、10%的SA颗粒,制备复合改性的浸渍液;以杨木(Populus adenopoda)木材为试材,采用对木材试件进行真空加压浸渍处理方法,使用不同配比的复合改性的浸渍液浸渍处理木材试件制备5种复合改性浸渍液的改性木材、使用GPS水解液浸渍处理木材试件制备GPS改性木材、使用占GPS质量6%的SA水溶液浸渍处理木材试件制备SA改性木材;按照相关标准和试验方案,测定改性材的质量增加率、浸渍液流失率、微观形貌、隔热性能、表面接触角、硅元素化学组分构成、热稳定性、燃烧性能,分析硅烷-二氧化硅气凝胶颗粒不同复配比例浸渍处理杨木对增强杨木阻燃性能的影响。结果表明,GPS-SA复合改性有效改善了木材的疏水性,与单纯使用SA颗粒处理木材相比较,GPS-SA复合改性组水洗10 d后浸渍液流失率最高可降低了42%。扫描电镜分析结果表明,GPS主要在木材细胞腔中自聚形成大分子聚合物,而SA颗粒则主要附着于木材的导管上,且随着SA颗粒质量比例提高,SA颗粒团聚现象增加。GPS-SA复合改性后,木材的密度比未处理木材提高38%,而密度变大会导致热导率升高,但“GPS+占GPS质量6%的SA”组的热导率仍比未处理木材降低6%,且面积热容比未处理木材提高59%。热质量分析结果表明,GPS-SA处理,提高了木材的热解温度和剩余物质量。锥形量热仪分析结果表明,“GPS+占GPS质量6%的SA”处理木材比未处理木材的点燃时间滞后28s、热释放速率峰值下降44.5%、热释放总量下降47.8%、烟释放速率峰值降低29.4%、烟释放总量减少39.1%,处理材的CO、CO_(2)产量也明显比未处理材少。综合研究结果,GPS-SA复合处理能有效改善木材阻燃性能,并且制备方法简洁环保。

基于改进Hofstetter模型的杨木组分体积分数对其弹性参数的影响规律

木材的微观结构和组分构成是影响其弹性参数的重要因素,但关于木材组分体积分数变化对其弹性参数影响的研究相对较少。通过引入灰分因素,对Hofstetter木材连续微观力学模型进行改进,并在此基础上分析杨木组分的体积分数变化对其弹性参数的影响规律。研究表明:改进的Hofstetter模型可较准确预测杨木的顺纹弹性模量,误差绝对值仅13.71%。结晶纤维素等自身刚度较大的组分体积分数增大时,杨木的弹性模量和剪切模量增幅较大;聚合物网络、无定形纤维素体积分数增大时,泊松比增幅较大;木质素、半纤维素体积分数变化对所有弹性参数的影响均较小。

杨木锯材常规干燥和联合干燥能耗分析

太阳能-常规联合干燥具有干燥速率快、节约能耗等优点,在木材干燥中具有巨大的应用潜力。以杨木锯材为原料,对其进行常规干燥和太阳能-常规联合干燥处理,并对比分析其能耗。结果表明:两种干燥方法的干燥质量均达到了国家锯材质量二级标准。常规干燥含水率从30%到10%的干燥速率为1.67%/h,联合干燥含水率从30%到10%的干燥速率为2.86%/h。联合干燥后期的干燥速度为常规干燥的1.7倍。干燥1 m^(3)的杨木,采用常规干燥方法的耗电量为245 kW·h,耗蒸汽量为720 kg,采用太阳能-常规联合干燥方法耗电量为133.6 kW·h,耗蒸汽量为409.7 kg,其电能节省率为83.4%,蒸汽节省率为75.7%。

涂饰工艺对硅酸盐改性毛白杨木材表面漆膜性能的影响

为探究2种不同涂饰工艺对硅酸盐改性杨木表面的影响,使用水性聚氨酯清漆和水性丙烯酸清漆对比了底面合一和底面分开涂饰工艺,分析了刷涂次数对硅酸盐改性杨木和未改性杨木表面漆膜附着力、光泽度、材色、漆膜耐磨性、漆膜硬度的影响。结果表明,改性杨木径切面采用底面合一涂饰工艺,至多涂刷1遍(涂布量在140 g/m^(2)左右),未改性杨木径切面至少涂刷1遍(涂布量在140 g/m^(2)左右),木材表面可获得更好的漆膜附着力;改性杨木弦切面采用底面分开涂饰工艺,底漆1~2遍、面漆1~2遍(涂布量为140~240 g/m^(2)),未改性杨木弦切面底漆至少涂刷3遍、面漆至少涂刷3遍(涂布量在440 g/m^(2)左右),木材表面可获得更好的漆膜附着力。改性杨木光泽度比未改性杨木光泽度差,且改性杨木底面合一涂饰工艺至多涂刷3遍(涂布量在340 g/m^(2)左右),未改性杨木涂刷2~3遍(涂布量为240~340 g/m^(2)),表面获得较好的光泽度比(GZB);底面分开涂饰工艺,改性杨木底漆涂刷2~3遍、面漆涂刷2~3遍(涂布量为240~340 g/m^(2)),未改性杨木底漆涂刷1~2遍、面漆涂刷1~2遍(涂布量为140~240 g/m^(2)),表面获得较理想的光泽度比(GZB)。不同涂饰工艺涂饰改性杨木和未改性杨木表面,未改性杨木明度指数和红绿色品指数高于改性杨木,且随着涂刷次数增加变化不大。改性杨木黄蓝色品指数高于未改性杨木,且随着涂刷遍数的增加变化不大。改性杨木漆膜耐磨性比未改性杨木更好,改性杨木底面合一涂饰工艺涂刷1~2遍(涂布量为140~240 g/m^(2)),径切面获得较好漆膜耐磨性;弦切面涂刷2~3遍(涂布量为240~340 g/m^(2)),漆膜耐磨性较好。改性杨木漆膜硬度比未改性杨木更好,改性杨木底面合一涂饰工艺漆膜硬度优于底面分开涂饰工艺,径切面和弦切面至少涂刷4遍时漆膜硬度较好(涂布量在440 g/m^(2)左右)。漆膜与基材间结合的微观形貌测试结果显示,改性材漆膜与基材间的裂缝和漆膜附着力评定结果一致。

杨木APMP与杨木化学浆配抄对纸张性能的影响

研究了典型的国产高得率浆杨木碱性过氧化氢机械浆(APMP)与杨木化学浆配抄对纸张有关性能的影响。结果表明,杨木APMP的比例在50%时,纸张松厚度和不透明度分别增加了39%和9%;同时,纸张平滑度和强度性能有所下降,但由于杨木APMP具有较高的细小纤维含量,因此在一定程度上抵消了其负面影响。

南方科技大学副研究员杨木金 十年砺剑 开发G相钢

当4000多年前古埃及人和美索不达米亚人发现陨铁并利用其作为装饰时,他们绝对想不到,历经几千年的开发、应用,钢铁逐渐在工业领域独领风骚,成为现代世界位于核心地位的金属材料。人类争夺它,用它创造和摧毁国家,通过它发展全球经济,并用它来创造出众多世界上最伟大的文明。进入21世纪以来,钢铁材料与现代科技相融合,发生了全新的改变,G相钢则是现代钢铁材料的代表之一。南方科技大学副研究员杨木金博士,用10年时间致力于G相钢的开发与应用,为我国特种钢铁的发展贡献自己的微薄之力。

意大利杨木单板整平的初步探讨

意大利杨木单板整平的初步探讨陆肖宝（南京林业大学南京２１００３７）当前国内许多胶合板厂，采用意大利杨木为原料。由于意大利杨树在生长过程中经常会形成应力木，再加上旋切过程中单板背面要生成旋切裂逢，所以，意大利杨木单板经干燥后常会变得翘曲不平。这给以后的...

杨木和杉木木材表面性质的研究

以人工林杨木和杉木木材为研究对象 ,对其表面自由能、表面极性和表面化学官能团等木材表面特征因子进行测定 ,并探讨不同温度处理条件下木材表面特性的变化机理。研究结果表明 :杉木比杨木有较高的总表面自由能 (42 35mN·m- 1 对 38 93mN·m- 1 )和非极性表面自由能 (41 6 1mN·m- 1 对 35 5 2mN·m- 1 ) ,而杨木的极性表面自由能比杉木要高 (3 4 1mN·m- 1 对 0 74mN·m- 1 )。杨木和杉木木材经过不同温度处理后 ,其总表面自由能和非极性表面自由能都随着处理温度的升高而下降 ,而极性自由能则有不同程度的升高。产生此种现象的原因主要为木材表面羟基缔合状态的解除及表面脱羟基作用的综合结果。木材表面 3种主要化学官能团为羟基、烷基和缩醛基 ,在高温处理条件下 ,两种木材羟基对烷基和缩醛基吸收峰面积之比都有所下降 ,说明高温处理过程是一个使木材表面羟基密度减少的过程。木材表面自由能与木材表面化学官能团变化有明显的相关性。

基于Py-GC-MS的杨木和松木快速热解比较研究

以杨木(典型阔叶木)和松木(典型针叶木)为原料,采用快速热解-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS)技术进行实验研究,考察两者化学组成的差别对快速热解产物分布的影响。结果表明,两种原料木质素的差别决定了松木热解产物中不含紫丁香酚类物质;杨木由于半纤维素的乙酰化程度高于松木,导致其热解形成的酸类产物的GC含量高达11.22%,而松木的酸类产物的GC含量仅为4.28%;此外,两种原料中少量的灰分对呋喃类和酚类产物没有显著影响,但能够显著抑制脱水糖类产物的生成,经脱灰预处理后,杨木和松木形成的脱水糖产物的GC含量分别增加了86.4%和52.4%。

速生人工林杨木增强改性的研究进展

杨树由于具有适应性强、生长快、树干通直、出材率高等优点,已经成为我国三大速生人工林树种之一,但速生杨树木材也存在着密度低、材质松软、变异性大、强度低等缺陷。因此,采用各种技术手段改性处理杨木,对改善杨木性能、拓展杨木应用领域和提高产品附加值,实现杨木资源的高效利用具有非常重要的现实意义。本文较系统地总结、阐述了近年来国内速生杨木增强改性技术方面的研究现状与进展,并对杨木增强改性技术研究中存在的问题和发展思路进行了探讨,以期为杨木增强改性处理技术的后续研究和工业化应用提供参考和借鉴。

3种树脂浸渍改性杨木实木板材的性能

研究了三聚氰胺甲醛树脂(MF树脂)、二羟甲基二羟基乙烯脲树脂(2D树脂)和杨木粉液化物酚醛树脂(PLPF树脂)浸渍改性处理对杨木板材的尺寸稳定性、静曲强度、弹性模量、硬度和表面润湿性等性能指标的影响。结果表明,MF树脂浸渍处理对改善尺寸稳定性的效果较显著;2D树脂浸渍处理能有效改善板材的力学性能;PLPF树脂对试件阻湿率和横纹、顺纹抗压强度的改善不显著,对其他性能的改善效果较好。PLPF树脂浸渍处理可显著增强杨木板材的表面润湿性。

沙柳、柠条、杨木的苯酚液化工艺研究

以苯酚作液化剂,稀硫酸作催化剂,对沙柳(Salix psammophila)、柠条(Caragana intermedia)和杨木(Populus×Euramericana(Doda)Guineir cv.’I-214)进行了液化实验,分析了反应温度、液比、催化剂用量及液化时间对液化反应的影响。结果表明:(1)在适宜的液化条件下,沙柳、柠条和杨木均能达到理想的液化效果,且杨木比沙柳和柠条更易于液化。(2)反应温度对液化过程的影响最大,液比、催化剂用量等对液化过程也有不同程度的影响。(3)杨木液化适宜的工艺条件为:温度150℃,液比(酚/木)为3,催化剂质量分数7%,时间120 min;沙柳和柠条适宜的液化工艺条件为:温度150℃,液比(酚/木)为4,催化剂质量分数7%,时间120 min。

速生杨木材的动态润湿性能

润湿性是木质材料科学的一个重要界面特性,它可以表征胶黏剂与木质材料接触时,在木质材料表面上黏附、渗透及铺展的难易程度和效果。根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用衰减系数K来评价材料的润湿性能。并运用该模型研究了杨木表面脲醛树脂和酚醛树脂2种胶黏剂的动态润湿性能,用脲醛树脂胶研究同一年轮内早材和晚材的润湿性;与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好;与晚材相比,早材的润湿性能较好。