制造工艺对竹基纤维复合材料性能的影响

采用冷、热压两种生产工艺,分别制备不同密度(0.85～1.20g/cm3)的竹基纤维复合材料,并检测其物理力学性能。结果表明:两种生产工艺均可制备出物理力学性能优良的竹基纤维复合材料,其中:冷压生产的竹基纤维复合材料的耐水性能较好,热压生产的竹基纤维复合材料的抗弯性能和抗剪切性能更优。

稳态荧光探针研究Guerbet醇聚氧乙烯醚羧酸钠的聚集行为

以芘为荧光探针、二苯甲酮为猝灭剂,用稳态荧光探针法测定了合成的4种具有支链结构的Guerbet醇聚氧乙烯醚羧酸钠的临界胶束浓度和胶团的聚集数.结果表明,用稳态荧光探针法得到的临界胶束浓度(CMC)数值与表面张力法相差不大.结合临界胶束浓度、胶束微环境的极性和胶束聚集数的变化规律,推测了这类表面活性剂形成的胶束聚集体的结构形态.

居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐的合成及表面性能

以正庚醇为起始原料,经过Guerbet、Williamson等一系列反应合成出了具有支链结构的居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]。用IR、NMR测定了所合成的表面活性剂的结构;用滴体积法测定了其表面张力。结果表明:该类表面活性剂有比较好的表面性能,并且随着分子中氧乙烯(EO)单元数的增多,该系列表面活性剂[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]的临界胶团浓度(CMC)以及临界胶团浓度时的表面张力(γCMC)降低,分别为:10．50 mmol/L,27．87 mN/m;0．85 mmol/L,26．00 mN/m;0．75 mmol／L,25．20 mN/ m:0．59 mmol/L,25．18 mN/m。讨论了该类表面活性剂的结构与表面活性的关系。

风电叶片用竹基纤维复合材料力学性能的评价

采用热压法生产工艺,利用四川地区3～4年生慈竹,进行风电叶片用竹基纤维复合材料的生产研制,分析竹基纤维复合材料密度与其拉伸、压缩及疲劳性能的关系。并通过与玻璃纤维增强不饱和树脂基复合材料的性能比较,论述竹基纤维复合材料应用于风电叶片制造所具有的优异性能及经济性,为竹叶片制造工艺设计提供初步的技术参数。

异氰酸酯制备无醛胶合板的研究——热压工艺参数的优化

选择热压温度、热压时间、热压压力、板坯含水率、施胶量5个工艺参数,系统研究了在用异氰酸酯生产无醛胶合板时热压工艺条件对胶接性能的影响。结果表明:热压温度、热压时间、热压压力对胶合板胶接性能的影响比较显著;当热压温度控制在110～120℃之间、热压时间为1.0～1.2min/mm、热压压力为0.8～1.2MPa、施胶量为20g/m2左右、板坯含水率为8%～23%时,可以制得胶合强度符合国家Ⅰ类胶合板标准的无醛胶合板。

向日葵秆超微粉用于酚醛树脂添加剂的试验

采用《非木质造纸原料成分分析方法》(GB 2677.2—93)和红外光谱分析法,分析了向日葵秆主要成分、基团结构特征等,结果表明:向日葵秆超微粉具备作为酚醛树脂添加剂的条件。对向日葵秆超微粉与酚醛树脂混合体系的胶合性能、热力学反应性质、游离苯酚质量分数、价格成本等分析,结果表明:向日葵秆超微粉与酚醛树脂易混合;当超微粉的添加量达到m(酚醛树脂)∶m(向日葵秆超微粉)=100∶11时,胶液的黏度比较理想,游离苯酚的质量分数从加入面粉m(酚醛树脂)∶m(面粉)=100∶25时的0.30%降至0.16%,胶合板强度达到了国家标准(GB/T 9846—2004)规定的Ⅰ类胶合板的要求,向日葵秆超微粉可以替代部分工业面粉作为酚醛树脂添加剂使用,每生产1 m3的胶合板胶黏剂使用成本至少节约30元。

后期热固化处理对竹基纤维复合材料性能的影响

对竹基纤维复合材料进行两种条件(80℃处理8h和50℃处理24h)的热固化处理后,观测其表观形貌,并进行拉伸、压缩、水平剪切性能以及疲劳性能检测。结果表明:经过热固化处理后,竹基纤维复合材料表面有不连续的微小裂纹产生,其拉伸、压缩、水平剪切性能略有提高,疲劳性能则无显著变化。

异氰酸酯制备无醛胶合板的研究——几种常见树种材料胶合性能

在单板表面喷雾施涂异氰酸酯胶黏剂,热压制备无醛胶合板,比较不同树种的单板材料无醛胶合板的胶合性能,比较施胶后陈放时间对胶合性能的影响。结果表明,单板的材种对无醛胶合板性能有影响,杨木、桦木、尾叶桉这三种阔叶材的无醛胶合板的胶合强度达到了GB/T17657-1999中规定的Ⅰ类胶合板的胶合强度水平,而落叶松和杉木的胶合强度低于这个水平;施胶量为20g/m^2时,放置时间对胶合性能基本没有明显影响。根据试验结果并结合生产实际的成本分析表明,达到Ⅰ类胶合板水平的无醛胶合板的成本较PF板降低了80元/m^3,较UF板的成本增加了约100元/m^3。

木麻黄制备重组层积材研究

通过对木麻黄材料进行疏解、浸胶、晾晒、重组及热压等工艺开发了木麻黄重组层积材,并研究了不同密度的木麻黄重组层积材的耐水性能、静曲强度、弹性模量、水平剪切强度等方面的物理力学性能。结果表明:木麻黄可以进行重组热压,有工业化利用的前景,同时随着密度的增大,其物理力学性能也呈逐渐增大的趋势。

浸胶量对纤维化竹单板层积材物理力学性能的影响

利用慈竹(Bambusa distegia)制备纤维化竹单板层积材,分析浸胶量对板材力学性能和耐水性能的影响。试验结果表明:随着浸胶量的增加,板材的弯曲强度和抗拉强度降低,弯曲模量和抗压强度的变化不明显,耐水性能增强,水平剪切强度提高。因此,可通过控制浸胶量,进行板材性能的设计,以适应不同用途的需求。

中等密度木材制备高性能重组木的适应性

以中等密度木材刺槐和桉树为原料,利用纤维可控分离技术,将6~7厚单板制备成纤维化木单板,经过浸胶、干燥、热压,制备重组木,探讨中等密度木材制备重组木的工艺特点和产品性能。结果表明,2种木材均适合制备高密度重组木;当密度为1.10 g/cm^3时,2种木材重组木的力学性能是其木材的1.5~2.0倍,MOR、MOE和HSS均高于GB/T 20241-2006《单板层积材》最高指标值要求,且刺槐重组木的力学性能与耐水性能更优。

碱性染料对竹基纤维复合材料性能的影响

采用毛竹为原料制造竹基纤维复合材料,研究碱性染料的不同染色工艺对纤维化竹单板的上染效果及对毛竹竹基纤维复合材料的静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率与水平剪切强度的影响。结果表明:漂白后75℃醇溶剂媒介染色与90℃水染染色上染最终效果优于20℃水染。采用20℃水染染色制得的材料各项力学性能最优,各工艺制备的竹基纤维复合材料的物理与力学性能达到了重组竹地板国家标准的主要性能要求。

浸胶竹纤维化单板干燥温度对竹基纤维复合材料性能的影响

以慈竹为试材,探讨浸胶竹纤维化单板的干燥温度对竹基纤维复合材料性能的影响。结果表明:随着干燥温度由70℃升至90℃,复合材料的抗弯强度、弯曲模量和垂直加载水平剪切强度呈现先上升、后下降的趋势,平行加载水平剪切强度和耐水性能逐渐下降。综合考虑板材性能和生产效率,建议工业化生产中的干燥温度设为80℃。

户外用竹基纤维复合材料加速老化耐久性评价

为了给竹基纤维复合材料在户外环境的使用提供参考数据,对利用3～4年生毛竹和慈竹生产的竹基纤维复合材料,参照美、中两种标准(ASTM D 1037-06a和GB/T 17657-1999)方法进行循环试验,测定经过循环暴露试验后,材料的力学性能和尺寸稳定性。试验结果表明,竹基纤维复合材料的性能优于现有户外商业化重组竹产品。

改性豆基蛋白胶杨木刨花板的制造工艺

探讨利用改性豆基蛋白胶压制杨木刨花板的工艺,分析热压温度、热压时间、施胶量和防水剂加入量对杨木刨花板性能的影响,提出厚12 mm、密度0.70 g/cm3杨木刨花板的最佳工艺条件为:热压温度170℃,热压时间14min,施胶量10%,防水剂加入量1.4%。在此条件压制的板材的性能超过GB/T 4897.4-2003的要求。

辊压树脂定向渗透工艺对竹束干燥及重组竹性能的影响

竹束施胶前和施胶后的干燥和施胶工艺是重组竹制备过程中的关键工序。目前,企业主要采用间歇式吊笼浸胶法,但此施胶工艺存在施胶不均匀、干燥能耗高的问题。为解决上述问题,研发了辊压树脂定向渗透技术,研究了辊压树脂定向渗透技术对竹束干燥和重组竹物理力学性能的影响。试验结果表明:在相同干燥条件下,采用辊压树脂定向渗透技术时竹束施胶前、后的干燥时间比间歇式吊笼浸胶法的干燥时间缩短幅度分别约为65%和48%。由此可知,辊压树脂定向渗透技术可大大缩短竹束施胶前、后的干燥时间,提高干燥效率和降低干燥能耗。通过扫描电镜观察可知:采用辊压树脂定向渗透技术施胶过程中,压辊对竹束进行辊压,使得竹束的宽度增大,表面的裂隙增多,增加了胶液在竹束中的渗透通道;同时,胶液在辊压压力的作用下向竹材细胞壁内渗透,使得胶液在竹束中的分布更加均匀。采用两种施胶方法制备的重组竹力学性能和耐水性能测试结果显示:相对于间歇式吊笼浸胶法制备的重组竹,采用辊压树脂定向渗透技术制备的重组竹静曲强度变化不大,而弹性模量和水平剪切强度显著增大,增大幅度分别达到17.85%和59.25%;吸水宽度膨胀率和吸水厚度膨胀率均显著降低,降低幅度分别达到36.48%和22.67%。因此,采用辊压树脂定向渗透技术制备的重组竹刚度增大,耐水性能提高,尺寸稳定性得到改善。辊压树脂定向渗透技术的开发,解决了间歇式吊笼施胶过程中施胶量难以精确控制、干燥成本高的技术瓶颈问题,对降低竹束的干燥能耗和提高重组竹的产品质量具有重要的意义。

竹基纤维复合材料的染色介质及温度对其性能的影响

以毛竹为原料,在不同染色工艺条件下,研究纤维化竹单板的上染效果以及染色单板制备的竹基纤维复合材料的性能。结果表明:75℃乙醇分散介质染色与90℃水分散介质染色单板的上染色泽,均优于常温水分散介质染色;75℃乙醇染色制备的竹基纤维复合材料的色泽最佳,常温水染色时,制备材料的物理力学性能最优。综合考虑竹基纤维复合材料的表观色泽和性能,推荐使用75℃乙醇溶剂作为介质的染色工艺。

密度对寿竹竹基纤维复合材料性能的影响

为开发竹材人造板新产品,利用4～5年生寿竹为原料,采用热压生产工艺制备竹基纤维复合材料,并分析复合材料密度对其物理和力学性能的影响。结果表明:随着密度增加,复合材料厚度方向上的吸水膨胀率增加,宽度方向的吸水膨胀率下降,力学性能逐渐增加。

结构用纤维化竹单板层积材的耐久性能

以慈竹为材料,制造竹材单板层积材,通过耐老化性和耐疲劳性评价板材的耐久性能,其中耐老化性能测试包括30 d吸水厚度膨胀试验、湿热循环老化试验和6循环加速老化试验。结果表明:纤维化竹单板层积材具有优良的力学性能,密度大的板材具有更好的尺寸稳定性;加速老化后,板材性能未有明显的下降。另外,在交变载荷循环次数为106次水平下,板材依然保持较好的耐疲劳性能。

高强度竹基纤维复合材料制造技术研究报告

高强度竹基纤维复合材料制造技术是以我国丰富的可再生的竹材生物质资源为原材料,通过重点研究竹青竹黄差速异步点裂微创、纤维原位可控分离、纤维化单板制造、增强树脂梯级导入等关键技术;通过工艺创新和新产品开发以及关键设备的研发,突破传统技术中竹青／竹黄难以有效胶合的制约竹材工业化利用的瓶颈难题;使得占我国竹材资源近50%的小径级竹材得以工业化充分利用,并使毛竹等大径级竹材的一次利用率从20%~50%提高至90%以上,研制出高强度、高附加值竹基纤维复合材料,提升了我国竹产业的技术水平。目前已经形成了风电桨叶用竹基纤维复合材料系列技术、全竹集装箱底板用竹基纤维复合材料系列技术,全竹建筑模板用竹基纤维复合材料系列技术等3套技术体系,促进了我国竹产业的升级换代。