碳酸钠催化碱木质素的热解动力学研究

采用热重分析法研究了碳酸钠对碱木质素的热解行为及其动力学规律的影响。结果表明:碳酸钠的存在影响到碱木质素的解聚或"玻璃化转化",使热重曲线向低温侧移动,并对焦炭的形成具有促进效果。加入碳酸钠后碱木质素热解的DTG曲线由原来单峰变为一大一小两个峰。采用Coats-Redfern法对热失重过程的数据进行了动力学模拟,结果显示碱木质素的热解为两段连续一级反应过程,碳酸钠使两段一级反应的转折点向低温区移动。碳酸钠对碱木质素热解的低温阶段有促进效果而对高温阶段有抑制作用。添加碳酸钠后碱木质素的主热解区活化能降低,有利于热解反应的进行。

五节芒/生物质环氧复合材料固化动力学研究

全生物质复合材料具有极高的环境价值和应用前景,确定固化工艺参数是制备全生物质复合材料的关键步骤。拟制备五节芒(MF)/生物基环氧全生物质复合材料,并研究其固化反应动力学。加入MF纤维来制备MF/环氧树脂(EP)复合材料与EP固化相比要求更高的固化温度,通过将MF进行改性后可以有效降低固化温度并且缩短固化反应的时间;采用Kissinger和Ozawa方法计算发现改性MF纤维有利于降低体系的活化能,根据Crane方程计算固化n级动力学模型,n级动力学模型为MA/EP全生物质复合材料成型过程的固化工艺参数提供了理论支撑,为复合材料的固化成型工艺提供了理论基础。n级动力学模型描述EP/聚乙烯亚胺-植酸-钡-MF(EP/PEI-PA-Ba-MF)体系的固化反应过程,通过模型计算出的最优固化温度和时间用于指导实验制备全生物质复合材料。

基于热重红外联用和分布活化能模型的樟子松热解机理研究

利用热重红外联用技术(TGA-FTIR)和分布活化能模型(DAEM),通过不同升温速率(5、10、20、30℃/min),对樟子松的热解特性和热解动力学进行研究,并对其热解机理进行探讨。TG/DTG曲线表明,樟子松的热解过程分为干燥、快速热解和炭化3个阶段。FTIR图表明,热解挥发份气体相对含量最多的3类物质是CO2,醛、酮、酸类以及烷烃、醇类和酚类等有机物。随着转化率增加,通过DAEM计算得到的活化能数值波动明显,证明樟子松热解过程发生复杂的化学反应。0.1<转化率(α)<0.3,主要是半纤维素降解,其支链首先降解,然后主链发生断裂;0.3<α<0.7,主要是纤维素降解,首先转化为中间产物活性纤维素,活性纤维素再次降解;0.7<α<0.8,主要是木质素降解,苯丙烷分子相互结合形成网状立体结构以及低反应活性的焦炭的不断生成造成此阶段活化能迅速增加。

负载戊唑醇的壳聚糖纳米胶囊的制备与性能研究

以戊唑醇为囊芯,壳聚糖和甲基丙烯酸甲酯为囊壁,采用自组装的方法制备了壳聚糖戊唑醇纳米胶囊。采用动态光散射仪(DLS)和透射电镜(TEM)对其粒径和形貌进行了表征,纳米胶囊的平均粒径(D50)为220 nm,分布系数(PDI)为0.23;经高效液相色谱仪测定,纳米胶囊的载药量为21.8%,包覆率为85.7%,体外释放192 h的释药率为65.97%。用带毒培养基法测试了其对3种木竹材霉菌的抑制性能。结果表明,与相同质量浓度(48.2 mg/L)的戊唑醇乙酸乙酯溶液相比,载戊唑醇纳米胶囊处理前20 d抑菌效果较低,但随着时间的延长仍能保持较高的抑菌活性,药剂处理40 d时对木霉、青霉、黑曲霉菌的抑菌率分别仍达70.6%、66.4%和89.1%。研究结果可为纳米胶囊木竹材防霉剂的开发奠定基础。

木材热处理研究现状与发展前景

介绍了木材热处理的作用方式与机理,阐述了木材热处理对木材外观、尺寸稳定性、物理力学性能、耐久性、声学特性以及涂饰与胶合性能等方面的影响。全面概述了木材热处理在国内外的发展现状,同时对存在问题进行了分析总结,探讨了其今后在质量预测与控制、工艺复合、处理对象延伸和产品等级划分等方面的研究重点与发展前景。

纳米氧化锌处理马尾松材室外防霉及阻燃性能初步研究

以马尾松Pinus massoniana为试材,分别采用质量分数为2.0,10.0,20.0,40.0 g.kg-1的纳米氧化锌进行处理,比较了纳米氧化锌处理前后马尾松材防霉性能和阻燃性能的差异。结果表明：相同处理时间下,马尾松试件载药量和防霉效果均随纳米氧化锌浸渍质量分数的增加而提高。纳米氧化锌处理马尾松材的霉变时间比未处理材霉变时间推迟3~4周,防霉效果良好。2.0 g.kg-1纳米氧化锌处理的马尾松材的点燃时间比未处理材延迟7 s,20.0g.kg-1纳米氧化锌处理的马尾松材的总发烟量比未处理材低。纳米氧化锌对马尾松材的热释放速率、总热释放量、质量损失速率和平均有效燃烧热影响不明显。

杉木树皮的苯酚液化研究

以苯酚为液化剂,对杉木Cunninghamia lanceolata树皮进行了液化实验。分析了反应温度、液比(苯酚与杉木树皮的质量比)、催化剂的种类和用量及液化时间对液化反应的影响。结果表明:与盐酸和磷酸相比,硫酸对杉木树皮的液化具有较好的催化效果;适宜液化工艺条件为:以72%(720 g.kg-1)硫酸为催化剂,用量为0.15 mL.g-1,液化时间为1.0 h,反应温度为150℃,液比为3,此时液化残渣率为9.97%。利用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了杉木树皮及其液化产物的结构特征,结果显示杉木树皮的化学组分发生了明显的酚化反应。

微胶囊技术在缓释香味刨花板制备中的应用

制备薰衣草、茉莉花及迷迭香精油香精微胶囊,采用SEM观察表面形貌并测定香精微胶囊的包埋率及100℃焙烘留香期,发现选用薰衣草精油制备的微胶囊呈现流动性均匀粉状,具有良好的形貌特征,有更高的包埋率和更长的留香期,较茉莉花及迷迭香更适合制备芳香型刨花板。确定薰衣草微胶囊刨花板制造优化工艺参数为:施香量4.5%、施胶量15%、热压温度170℃、热压时间11min,制备出具有缓释芳香气味刨花板,其物理力学性能满足GB/T4897.3—2003规定要求。

油茶饼粕苯酚液化物的树脂化研究

以油茶饼粕苯酚液化物为原料制备酚醛树脂,测定树脂的理化性能,评价树脂的胶合性能。考察了甲醛与苯酚的摩尔比(F/P)、氢氧化钠与苯酚的摩尔比(NaOH/P)和树脂化时间对树脂理化性能和胶合性能的影响。结果显示,在F/P 1.8、NaOH/P 0.6、树脂化时间70 min的条件下合成的酚醛树脂压制的胶合板能满足I类胶合板强度要求。FTIR分析显示液化物树脂具有常规酚醛树脂典型的官能团特征,树脂中含有较多的羟甲基等活性官能团。

中密度纤维板表面喷涂工艺性研究

为探究喷涂过程中喷头的状态和运行参数对涂层厚度性能的影响,自制了自动喷漆试验装置(喷漆枪型号:WA-101-082P),采用聚氨酯(PU)木器漆,通过调节喷头与工件之间的喷涂距离、喷头喷射方向与工件表面的角度及喷头相对工件的运行速度(3因素3水平正交试验)对36块尺寸大小为800 mm×200 mm×15 mm中密度纤维板(MDF)试件表面进行试验喷涂工艺处理,对漆膜厚度、漆膜表面粗糙度和性能进行了分析。得出以下结论 :当空气压力为0.28 MPa时,在喷涂距离为250 mm,喷头角度为30°,运行速度为55 mm·s-1条件下,可得到漆膜厚度较薄、均匀性较好且具备较好性能的涂层。

生物基阻燃剂在环氧树脂中的应用研究进展

环氧树脂(EP)由于其诸多优异的性能而被广泛地应用于国民生产和生活的各个领域。但环氧树脂作为一种主要由碳、氢、氧元素组成的有机高分子材料,具有本质上易燃的缺陷。为了保障人们的生命和财产安全,提高其阻燃性能有着重要的实际意义。近年来,生物基阻燃剂凭借其来源广泛、绿色环保、可再生可降解等优点且符合可持续发展理念,受到了人们的广泛关注,因此生物基阻燃剂的开发将成为阻燃领域发展的一种趋势。生物基材料结构多样,含有氨基、羟基、羧基、不饱和键等丰富的官能结构,可通过酰化、酯化、醚化、磷酸化、接枝等功能化反应引入阻燃元素,形成一系列衍生物;并且生物基材料具有良好的成炭性,可作为碳源应用于膨胀型阻燃体系中。目前,木质素及其衍生物、植酸、丁香酚、腰果酚、衣康酸、环糊精、蓖麻油、白藜芦醇等天然生物基材料在环氧树脂中的阻燃应用均有报道。综述了近年来国内外生物基阻燃剂的发展及其在环氧树脂中的应用研究进展,并对其未来的发展做了展望。

离子络合物改性二维云母环氧树脂复合材料的制备及性能

为了实现环氧树脂(EP)的高性能化,将插层法得到的二维云母纳米片(MNs)与增韧型阻燃剂甲基膦酸-癸二胺离子络合物(MPA-DAD)复合,制备了一种环氧树脂多功能改性材料MNs@MPA-DAD。通过力学、UL-94、极限氧指数(LOI)、热重、锥形量热以及摩擦磨损等测试研究了MNs@MPA-DAD对环氧树脂复合材料的性能影响。结果表明:MPA-DAD中的离子键可充当牺牲键,耗散能量提升韧性。相较于纯EP,添加质量分数8%的MNs@MPA-DAD,环氧树脂复合材料的拉伸和弯曲韧性分别提高了302%和268%。二维的MNs可以作为物理屏障,抑制材料燃烧过程中热量和氧气的传递过程,与MPA-DAD协同发挥阻燃机制。EP/8%MNs@MPA-DAD的极限氧指数由纯EP的20.4%提高至28.9%,残炭率由8.9%提升至14.3%,UL-94测试通过了V-0级别,热释放速率峰值(PHRR)和总热释放(THR)分别降低了34.0%和19.7%。MNs@MPA-DAD能够产生均匀的润滑转移层,减少摩擦热的产生,避免熔化磨损,进而提高环氧树脂的耐磨性。EP/8%MNs@MPA-DAD的磨损面积较纯EP降低了76.6%。

聚乙二醇/纤维素纳米晶体复合液晶薄膜微观结构及湿度响应行为

【目的】探索聚乙二醇(PEG)对纤维素纳米晶体(CNC)液晶薄膜湿度响应的影响,阐明其响应机制,旨在为开发低成本、可重复使用和高灵敏度的PEG/CNC复合薄膜湿度传感器提供理论基础。【方法】将CNC与PEG共组装,制备了一种具有湿度响应性能的虹彩色手性向列相光子液晶薄膜,系统考察了PEG质量分数对液晶薄膜的微观结构、显色、力学性能及湿度响应的影响,在此基础上,研究了PEG/CNC复合液晶薄膜在不同湿度条件下的响应循环性能。【结果】对于纯CNC体系,CNC质量分数由3%增加到7%,CNC液晶薄膜的螺距减小,最大反射光波长由596.5 nm蓝移至511.0 nm;对于添加PEG的CNC体系,随着PEG质量分数的增加,PEG/CNC复合液晶薄膜的螺距由394.0 nm减小到244.0 nm,最大反射光波长由613.5 nm蓝移至350.5 nm,韧性先提升后下降,PEG质量分数为5%时为最佳,断裂能为31.9 J·m^(-2),较纯CNC薄膜提升了138%;液晶薄膜经过5次吸湿-解湿,表现出良好的湿度响应重复性,平衡波长的变化率小于0.6%。【结论】制备了一种对湿度具有敏感响应的虹彩色光子PEG/CNC复合液晶薄膜,PEG可以调控复合薄膜螺距,起到调节结构色的作用。

油茶饼粕的苯酚液化及产物的结构表征

为了综合利用油茶饼粕,分析了油茶饼粕的基本组成,采用苯酚为液化剂,硫酸为催化剂,对油茶饼粕进行了液化实验。结果显示油茶饼粕中糖类、粗纤维和粗蛋白质的总质量分数约为75%,能够有效进行液化。研究了反应温度、苯酚与油茶饼粕的质量比(液比)、催化剂的用量及液化时间对液化反应的影响,实验得出较佳的液化工艺条件为:硫酸用量4%,液化时间1.5 h,液化温度140℃,液比值4,此时液化残渣率16.25%。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)分析了油茶饼粕及其液化残渣和产物的结构特征,结果显示苯酚与油茶饼粕组分发生了明显酚化反应和醚化反应,形成了更多的活性官能团。油茶饼粕中蛋白质结构遭到破坏,蛋白质也发生了液化反应。

纳米ZnO处理对毛竹材防霉和阻燃性能的影响

在室温条件下,分别采用0.2%,1%,2%,4%浓度的纳米ZnO对毛竹试件进行处理,比较了纳米ZnO处理前后毛竹防霉性能和阻燃性能的差异。结果表明:当药剂浓度从0%提高到2%时,毛竹试件的防霉效果随纳米ZnO吸药量的增加而提高,当药剂浓度从2%提高到4%时,纳米ZnO吸药量的增加并未提高毛竹试件防霉效果;纳米ZnO处理使毛竹的霉变时间推迟2～3周,并提高了毛竹的阻燃性能。

高频加热对竹方材软化温度的影响

采用高频加热的方法对竹方材进行软化处理,主要研究了不同竹方厚度、含水率、高频电压、加热工艺对竹方材软化温度的影响,研究结果表明:随极板间距增加,竹方材加热到软化温度70℃的时间逐渐延长,极板间距每增加20 mm,到达软化温度时间就要增加近60 min;竹方材含水率接近纤维饱和点时软化升温速度最快,纤维饱和点以上时软化升温速度高于纤维饱和点以下时,同时含水率过高,两极板容易被击穿,但是高含水率竹方材加热均匀;高频电压越大,竹方材升温越快;在低压半压时,竹方材各点温度达到40-50℃,温度不再升高;间歇式加热2(加热2 min,停止1 min)平均温度高于间歇式加热1(加热1 min,停止1 min)3.9℃·min-1。

锌离聚物原位诱导环氧橡胶动态硫化制备聚乳酸基热塑性弹性体

聚乳酸(PLA)是一种原料来源于可再生资源的可生物降解聚酯材料,具有广阔的发展前景,以PLA为基体制备的动态热塑性硫化弹性体(TPV)符合可持续发展要求。为了制得新型生物基TPVs,并研究温度和EMAA-Zn用量等因素对材料力学性能及微观形态的影响,分别以PLA和聚(乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧甘油酯)三元环氧橡胶(EBA-GMA)为塑料和橡胶相,聚(乙烯-丙烯酸)锌离聚物(EMAA-Zn)为硫化剂,通过动态硫化法制备了PLA基TPV材料。结果表明:在一定温度范围内(185~210℃),升高温度有利于ENA-GMA的交联,该体系最佳混炼温度为210℃。由力学性能数据分析得到,当PLA/EBA-GMA/EMAA-Zn三元TPV共混体系质量比为30.0∶70.0∶7.5时,样品的力学性能最佳,拉伸强度为14.2 MPa,拉断伸长率高达500%,而当EMAA-Zn质量分数较高(≥7.5%)时,样品的表面硬度逐渐变大,样品的断裂伸长率开始下降。从扫描电镜和透射电镜照片可知PLA基TPV样品呈现出TPV特有的"海-岛"相结构,即PLA为连续相,橡胶为分散相。这意味着反应后体系发生了相反转。

重组竹/玻纤/PET泡沫复合多层结构保温板制备及性能评价

【目的】为了促进木质结构保温板(SIP)的可持续发展,引入具有优良力学性能及装饰效果的可再生重组竹,结合环保型粉状环氧树脂胶黏剂,制备了重组竹/结构保温板复合材料。【方法】通过差示扫描量热法(DSC法)、力学性能测试和导热系数测试研究粉状环氧树脂胶黏剂的固化特性及复合材料的结合强度、抗弯强度、导热系数及耐热水性。【结果】(1)粉状环氧树脂胶黏剂的最佳固化条件为84℃开始发生固化反应,在116℃时充分固化,于180℃下体系完全固化。(2)当涂胶量为150 g·m^(-2),热压时间为15 min时,重组竹/结构保温板复合材料的结合强度和抗弯强度分别可达0.83和19.80 MPa,导热系数为0.0542 W·m^(-1)·K^(-1)(25℃)。在80℃热水浸泡3 h后,复合材料的结合强度仍达0.15 MPa。【结论】获得综合性能优异且具有良好耐热水性的重组竹/结构保温板复合材料。

氨基化埃洛石纳米管对固体环氧树脂的增强增韧及阻燃作用

通过化学接枝法获得了氨基化埃洛石纳米管(N-HNTs),与聚磷酸铵(APP)复配制备了N-HNTs-APP/EP固体环氧树脂复合材料,并对复合材料的固化行为、力学性能、热降解行为、阻燃性能、残炭形貌进行研究。结果表明,添加5%N-HNTs-APP不仅促进了EP的固化反应,而且复合材料的力学性能得到全面提升,其中冲击强度和断裂伸长率较纯EP分别提高了63.9%和28.2%。同时,5%N-HNTs-APP/EP复合材料的极限氧指数(LOI)达31.7%,通过UL-94 V0级别,其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放速率(THR)、烟释放速率峰值(SPR)和生烟总量(TSP)较纯EP均大幅下降。

一种新型含磷自交联阻燃剂的制备及对固态环氧树脂热稳定性和燃烧性能的影响

通过取代反应合成一种新型含磷自交联阻燃剂(DPPN),以1H-NMR和31P-NMR确认其结构,以DSC和TGA评价了其自交联行为和热稳定性,结果表明,DPPN具有优秀的自交联能力和热稳定性。随后,将DPPN用于制备阻燃固态环氧树脂复合材料,对该复合材料的固化行为、热稳定性、燃烧行为及残炭形貌进行分析。研究发现,10%DPPN的添加提高了环氧树脂的固化反应温度,同时也使复合材料的残炭量(800℃)由纯EP的11.0%提升至17.1%,其热释放速率峰值pHRR、总热释放量THR、烟生成速率峰值pSPR和生烟总量TSP则较纯EP分别下降了53.8%、42.1%、32.1%和25.0%,10%DPPN环氧树脂具有良好的防火性能。