木纤维增强石膏基复合材料的耐水增韧改性

【目的】木纤维增强石膏基复合材料的耐水性和韧性较差,限制了其在建筑领域进一步的发展,针对此材料上述2种缺点开展木纤维增强石膏基复合材料的耐水增韧改性研究,扩展石膏基复合材料的应用领域,提高其经济效益。【方法】以硅酸盐水泥为无机改性剂、聚乙烯醇溶液(PVA)为增韧剂,探究两者协同对木纤维增强石膏基复合材料力学性能和耐水性能的影响,通过X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观结构进行了表征。【结果】硅酸盐水泥和PVA在复合材料中产生了协同作用,可以弥补单掺水泥强度低和单掺PVA耐水性差的缺点。复合材料抗折强度和抗压强度分别为5.56和10.01 MPa,较改性前分别提升了40%和63%,2 h吸水率和24 h吸水率分别为19.83%和20.14%,比改性前分别降低了10.17%和11.97%,软化系数提高了0.4。XRD、FT-IR、SEM结果显示水泥与石膏的水化反应产生了钙钒石和硅酸钙凝胶等水化物,水化物填充水泥石膏基体。孔结构分析结果显示,水泥和PVA的加入降低了复合材料的孔隙率,减少超大孔的出现,复合材料的耐水性和力学性能得到提升。【结论】硅酸盐水泥的加入使复合材料内部水化反应受到影响,导致复合材料的力学强度受到影响。加入PVA后的复合材料内部物质连接紧密,提高了复合材料的力学性能,但是耐水性较差。硅酸盐水泥和PVA协同能提高复合材料的力学性能和耐水性能,弥补了单掺硅酸盐水泥复合材料力学下降和单掺PVA复合材料耐水性差的缺点。

基于旧家具回收利用的木作工坊创新设计研究

在我国“双碳目标”的背景下,为促进旧家具资源高效回收利用,延长旧家具生命周期,设计一种将旧家具回收与传统木作工坊相结合的新型木作工坊。针对目标消费群体展开调研,证明木作工坊的运行模式具有可行性。提出新型木作工坊的“回收旧家具→筛选、分类→拆解、修整→清洁消毒→再利用”五段式的运营流程,并结合可利用资源和市场需求设计出木作工坊的七种产品服务类型,探讨木作工坊应具备的软硬件条件。为新型木作工坊发展奠定理论基础,为我国旧家具回收利用开拓新思路。

地表太阳辐射短期预测方法研究进展

根据太阳辐射预测使用的数据及预测方法,将目前地表太阳辐射短期预测方法归纳总结为4类:基于地面观测数据预测方法、基于卫星遥感观测预测方法、基于地基云图观测预测方法以及基于数值天气预报模式预测方法。分别阐述4类地表太阳辐射短期预测方法的研究进展,并对不同方法适用性及其优缺点进行评价,最后对未来短期地表太阳辐射预测方法进行展望。

新工科视野下传统工科培养模式的创新——以国家一流本科专业木材科学与工程专业家具方向为例

从传统工科学生面临的困境出发,以传统工科在新经济时代下谋求培养机制的创新,培养满足产业现实与未来需求的“新工科”专业人才这一重要课题为导向,提出了构建四维合一的课程教学体系、互惠共赢的校企实践平台、资源共享的学科交叉机制三项关键理念,并以行业特色型工科专业——木材科学与工程专业家具方向为例探索了传统工科培养模式的创新。对于“新工科”背景下传统工科的转型升级,推动高等工程教育进一步与产业接轨,输出高素质、高水平专业人才具有较强的理论指导与实践意义。

纳米TiO2改性脲醛树脂中游离甲醛的光催化降解研究

如何降低游离甲醛含量一直是脲醛树脂研究的热点之一。采用锐钛矿型纳米二氧化钛(TiO2)改性脲醛树脂,探索在紫外光(波长λ=365nm)照射下,纳米TiO2对脲醛树脂中游离甲醛的催化降解效果。通过分析脲醛树脂中游离甲醛的含量,研究了光照类型、时间以及纳米TiO2的含量对光降解甲醛的影响。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、同步热分析(TG)表征了光催化降解游离甲醛对脲醛树脂化学结构及热性能的影响。结果表明:在脲醛树脂的降醛处理中,加入尿素质量1%的锐钛矿型纳米TiO2,室温下紫外光照时长48h,可以获得36.7%的游离甲醛降解率。紫外光照可以促进脲醛树脂的固化,使其固含量和粘度上升,固化时间缩短,但对脲醛树脂的化学结构和热性能没有明显影响。

三聚氰胺/纳米TiO_2联合改性脲醛树脂胶粘剂研究

以甲醛、尿素为原料,纳米TiO_2和三聚氰胺为改性剂,采用"碱-酸-碱"的合成工艺合成脲醛树脂,并对三聚氰胺/纳米TiO_2联合改性脲醛树脂工艺进行优化。研究结果表明:当纳米TiO_2用量不变,脲醛树脂的黏度、固含量、胶合强度随三聚氰胺加入量增加而增大,而固化时间和游离甲醛含量则呈现出相反的变化趋势;添加w(三聚氰胺)=1.5%(相对于尿素添加质量而言)改性后的脲醛树脂游离甲醛含量为0.41%,耐水胶合强度为1.25 MPa,对不同配比的甲醛/尿素(F/U)脲醛树脂,三聚氰胺/纳米TiO_2联合改性性能相似;改性后的脲醛树脂及纳米TiO_2能够均匀分布于木材表面,以保证较好的胶合强度和联合改性效果。

面向产教协同的应用型工科研究生自主融入式实践培养体系构建与研究——以中南林业科技大学林业工程学科家具设计与工程方向为例

以产业需求为导向,从林业工程学科家具设计与工程方向研究生实践培养现状的三个主要表现出发,构建了以“自主”和“融入”为核心的实践培养体系,提出了从脉络清晰的课程体系、“四步走”循序渐进的培养路径、“三段式”科学合理的时间规划和因人而异的精准施策四个方向进行科学规划,并明确了该实践培养体系对研究生、导师、学校和企业四个参与者提出的要求。最后以中南林业科技大学林业工程学科家具设计与工程方向的实践案例,验证了自主融入式实践培养体系的有效性。

人造板用棉籽粉基胶粘剂改性研究

研究了碱处理、尿素改性、碱和尿素联合改性以及淀粉基胶粘剂共混对棉籽粉基胶粘剂理化性质及物理力学性能的影响。研究结果表明:改性方法对棉籽粉基胶粘剂干状胶合强度(≥4.0 MPa)无明显影响,并且碱和尿素联合改性可以将棉籽粉基胶粘剂的黏度从51.0 mPa·s提高至128.5 mPa·s。而使用高黏度淀粉基胶粘剂与棉籽粉基胶粘剂共混制得的复合胶粘剂的黏度高于530 mPa·s;尿素对棉籽粉中的棉蛋白具有一定的活化作用,淀粉基胶粘剂并未对棉籽粉化学官能团产生影响;获得的棉籽粉基胶粘剂符合人造板生产工艺要求,为其工业化利用提供支持。

人工智能背景下档案网站优化策略研究

本文以理论构建的方法概述了人工智能并梳理了人工智能与档案网站建设的结合点,即有限的档案在线利用、在线档案产品需充分的投入、互动与社区功能有限。由此,本文提出在人工智能的背景下,档案网站可从如下方面予以优化:以建设整体智能中心为目标、融合数据管理理念、加强人工智能服务。

硅镁凝胶强化人工林杉木的制备工艺优化及性能研究

【目的】为有效提升人工林杉木物理力学性能,以无机硅酸钠(Na_(2)SiO_(3))溶液为浸渍改性剂,硫酸镁(MgSO_(4))溶液为固化剂,采用真空–加压循环浸渍方法制备硅镁凝胶改性杉木,探究硫酸镁的添加量和不同浸渍工艺对改性杉木浸渍效果和性能的影响,并优化浸渍工艺为硅镁凝胶改性杉木的规模生产提供理论依据。【方法】通过单因素试验探讨硫酸镁和硅酸钠的摩尔比、浸渍时间、浸渍压力与负/正压时间比4个因素对杉木试件改性效果的影响,在此基础上设计L_(9)(3^(4))正交试验优化浸渍工艺参数。由最佳工艺制得硅镁凝胶改性杉木与硅酸钠改性杉木,考察其质量增加率、顺纹抗压强度、硬度、吸水率、抗流失率、耐热性等性能和微观形貌表征,对比两种改性杉木之间及与未处理杉木的差异。【结果】综合单因素和正交试验结果得到:以硫酸镁和硅酸钠的摩尔比为1∶2的MgSO_(4)溶液和Na_(2)SiO_(3)溶液改性杉木,浸渍时间2 h、浸渍压力0.3 MPa和负/正压时间比2∶1的条件下制得的硅镁凝胶改性杉木性能最佳。对比未处理杉木,硅镁凝胶改性杉木的抗压强度、端面硬度、弦切面硬度和径切面硬度分别提升81.1%、73.1%、52.6%和37.2%,吸水率由129.3%降至73.3%。SEM结果显示硅镁凝胶改性杉木中硫酸镁成功浸入杉木管胞与硅酸钠反应并将其固化,导致其沉积物形貌不同,相比硅酸钠改性杉木其抗流失性提升了22.1%。TGA曲线中硅镁凝胶改性杉木的质量损失速率显著降低,由于无机组分的浸入,残余质量提升了27.09%。【结论】杉木经硅镁凝胶改性后,密度和强度增加,耐水性能改善,硬度、抗流失性及热稳定性显著提高,较硅酸钠改性杉木更具性能和应用方面的优势。

“木材干燥学”理论与实践课程教学改革思考

随着新工科、新农科建设的不断推进,推进传统优势学科改造升级,开展传统学科专业教学改革与实践,以进一步提高传统学科人才培养质量已成为共识。林业工程学科是我校传统特色优势学科,推进学科与专业的创新发展才能为正在转型升级的林业产业输送更多高水平优秀人才。本文以木材干燥学教学为切入点,从实际教学出发,分析了当前课程特点及教学过程存在的问题,并就理论课程、实验课程以及课程设计教学改革等方面做了阐述,以期为同领域相关课程的建设提供积极有益的思路。

竹纤维/聚乳酸可降解复合材料相容界面构建进展

竹纤维/聚乳酸可降解复合材料是一种性能优越、可完全生物降解的绿色生态环保材料。在针对亲水竹纤维与疏水聚乳酸界面不相容而导致竹纤维/聚乳酸复合材料性能劣化的问题,研究者通常采用三种策略来提高其界面相容性:竹纤维改性、聚乳酸树脂改性和增容剂改性。在现有研究基础上,未来可以通过引进纳米纤维改性粒子改善复合体系的界面相容性,完善两相界面基础理论,促进更深入的界面作用及其机理研究,以推动竹纤维/聚乳酸可降解复合材料的发展。

基于遥感影像的黄土高原沟壑区生态效应评价

水土流失和生态退化是当今黄土高原面临的主要生态问题,已严重制约区域经济发展。该文基于Landsat TM和OLI数据,估算了黄土高原沟壑区的遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),定量分析了2002、2009、2017年甘肃、陕西、山西3个主要塬区的生态安全特征,并指出了需要重点治理的区域。研究结果表明:与2002年相比,2017年甘肃塬区的遥感生态指数呈微弱增长(增加0.04),陕西塬区总体呈现改善的趋势,遥感生态指数由0.45(2002)增加至0.56(2017),山西塬区遥感生态指数由0.54(2002)减少至0.46(2017)。与2002年相比,2017年甘肃塬区中生态条件差、较差区域减少,良好、优秀的区域增加;陕西塬区中生态条件差、较差区域减少,中等、良好的区域增加,优秀的区域保持稳定;山西塬区中生态条件差、较差和中等的区域增加,良好、优秀的区域减少。甘肃塬区的蒲河和洪河流域,陕西塬区的沮河、三水河、泔河和漆水河流域以及山西塬区的州川河和鄂河流域目前的生态环境仍呈现退化趋势。3个塬区中,甘肃、陕西塬区生态条件得到不同程度的改善,山西塬区生态条件虽有下降,但生态条件改善趋势已初现端倪,随着各项水土保持和生态恢复措施不断实施深入,3个塬区生态环境将会有效改善。该研究结果对黄土高原塬面地区生态恢复、水土流失综合治理具有重要指导意义。

脲醛树脂/异氰酸酯胶粘剂组合施胶对纤维板性能的影响

使用三聚氰胺改性脲醛树脂与异氰酸酯胶粘剂组合施胶制备纤维板,研究了不同异氰酸酯添加比例对纤维板物理力学性能、防水性能以及甲醛释放量的影响。研究结果表明:异氰酸酯的引入对纤维板的静曲强度和弹性模量并无显著影响;纤维板的内结合强度随着异氰酸酯用量的增加而逐渐增强,当异氰酸酯用量为脲醛树脂固体含量的20%时,其内结合强度可提高至1.77 MPa,相应的24 h吸水厚度膨胀率可降低至4.6%;异氰酸酯的引入对纤维板的甲醛释放量测试结果并不显著,仅从原来的5.08 mg/(100 g)最低降至4.12 mg/(100 g)。

三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂对高密度纤维板性能的影响

探索了不同三聚氰胺用量改性对低物质的量比脲醛树脂胶粘剂的理化性质及其压制的高密度纤维板物理力学性能和防水性能的影响,并通过测定不同三聚氰胺用量改性的脲醛树脂胶粘剂的黏度、固含量、固化时间、游离甲醛含量、高密度纤维板的静曲强度、内结合强度和吸水厚度膨胀率,研究其性能。研究结果表明:当三聚氰胺用量由1%增加到10%时,脲醛树脂的固化时间由129 s延长至195 s,游离甲醛含量则先升高后降低;当三聚氰胺用量在6%以内时,对高密度纤维板的物理力学性能无显著影响,但板材的防水性能与三聚氰胺用量呈线性增强关系。本研究为防水、防潮等高性能高密度纤维板的制造提供支持。

乳酸接枝竹纤维/聚乳酸复合材料的制备与性能表征

以乳酸接枝竹纤维和聚乳酸为原料,甘油、柠檬酸酯和甲酰胺(质量比为2∶3∶1)的复配物为增塑剂,制得乳酸接枝竹纤维/聚乳酸(LA-g-BF/PLA)复合材料。探讨了残余乳酸、乳酸接枝竹纤维/聚乳酸比例、增塑剂用量、热压温度和热压时间对复合材料力学性能及耐水性能的影响。同时,采用X射线衍射(XRD)仪、差示扫描量热(DSC)仪和热重分析(TGA)仪对复合材料进行了表征。结果表明,去除乳酸接枝竹纤维中的残余乳酸后,当乳酸接枝竹纤维与聚乳酸的质量比为3∶7、增塑剂用量为10%、热压温度为170℃、热压时间为6 min时,LA-g-BF/PLA复合材料的综合性能最佳。随着乳酸接枝竹纤维与聚乳酸质量比的增大,复合材料冷结晶温度和冷结晶焓值逐渐降低,结晶度逐渐增大,说明乳酸接枝竹纤维与聚乳酸之间的相互依赖性变差。特别是当乳酸接枝竹纤维与聚乳酸的质量比超过3∶7后,复合材料的界面相容性迅速变差,进而导致LA-g-BF/PLA复合材料的耐热性能下降。

炭化处理对重组竹阻燃抑烟性能影响

利用锥形量热仪、氧指数测定仪和烟密度测定仪研究了炭化处理对重组竹阻燃抑烟性能的影响,结果表明,炭化处理可以降低重组竹燃烧热释放速率和质量损失速率,减少热释放总量,增大氧指数,延迟点燃时间。炭化处理使重组竹燃烧热释放速率峰值降低了36.6%、达到峰值的时间延迟了450s,点燃时间增加了5倍,氧指数增大了49.3%,质量损失速率峰值降低了21.8%、达到峰值的时间延迟了505s;炭化处理显著降低了重组竹烟生成速率、烟生成总量、烟密度及一氧化碳与二氧化碳释放速率。炭化处理使重组竹燃烧烟密度降低了35.9%,一氧化碳与二氧化碳释放速率达到最大值时间延迟了600s左右。炭化处理对重组竹具有明显的阻燃抑烟效果。

提孜那甫河流域地表太阳辐射估算及其影响因素分析

地表太阳辐射是地球表层主要能量来源,对地表能量平衡、能量交换以及生态水文过程等具有决定性意义。山区地形复杂,其地表太阳辐射时空差异较大且较难估算。采用适用于山区的地表太阳辐射模型对西北昆仑山提孜那甫河流域地表太阳辐射时空分布进行了估算,分析了该流域季节太阳辐射空间分布规律并探讨了地形和云2个重要因素对太阳辐射空间分布的影响。结果表明:(1)地形因子中周围地形阻挡即地形开阔度(Sky view factor,SVF)与年总太阳辐射的关系最为显著,太阳辐射随SVF增加而增加。(2)年总太阳辐射随着高程增加首先减少,再而随之增加。探究SVF随高程的变化,发现其与太阳辐射随高程的变化趋势较为一致,因此在山区复杂地形下地表太阳辐射估算中仅利用高程对其校正存在明显不足,需综合考虑地形效应。(3)研究计算了季节云出现频率空间分布与太阳辐射空间分布的相关系数,结果表明夏季太阳辐射受云影响较其他季节显著。定量分析了地形因子以及云对地表太阳辐射空间分布影响的贡献率,周围地形阻挡SVF对地表太阳辐射空间分布的影响最大,高程和云次之。因此综合考虑地形和云对太阳辐射的影响在山区太阳辐射模拟中是非常必要的,研究可为山区地表太阳辐射模拟提供理论依据,并为山区生态水文过程研究提供方法支撑。

花椒剩余物作为刨花板生产原料的应用研究

本工作探究了利用农林废弃物中的花椒剩余物(Pepper residue,PR)作为一种新型的原料替代部分桉木刨花进行刨花板生产的可行性,使用不同添加量的PR刨花制备桉木/PR混合刨花板,测试了板材的各项物理力学性能与热稳定性。结果表明,花椒剩余物适合作为刨花板的生产原料。当使用脲醛(UF)树脂胶黏剂的板材PR添加量为30%时,静曲强度/弹性模量(MOR/MOE)数值达到了15.02 MPa/2827 MPa;当使用异氰酸酯(MDI)胶黏剂的板材PR添加量为10%,MOR/MOE数值达到了15.44 MPa/2490 MPa。其力学性能均远高于刨花板国家标准GB/T 4897-2015中干燥状态下使用的家具型刨花板(P2型)的最低要求。

发光型木塑复合材料的制备及性能研究

针对木塑复合材料材料的低附加值,结合碱土铝酸盐与传统木塑制备了发光型木塑复合材料,既赋予了材料特殊性能的同时,也解决了碱土铝酸盐的耐候性差、易水解的问题。采用正交试验研究分析了材料的力学性能、发光性能,并结合扫描电子显微镜与稳态荧光光谱分析材料间内部结合与发光性能之间的关联。结果表明,发光型木塑复合材料的最佳工艺参数为:聚丙烯(PP)含量为70%、余料比例为1∶1.5、偶联剂含量为1.5%、热压时间为10 min;拉伸强度和冲击强度最大能够达到22.2 MPa和12.55 kJ/m^(2);发光型木塑复合材料的最佳激发区均在380~450 nm之间,完全覆盖发光盐的最佳激发波段400~440 nm,激发波段广,适用范围广;发光盐在复合材料内部可以有效发光,且在加工过程当中没有对碱土铝酸盐产生化学影响。