人工林杨树12个无性系木材纤维形态特征及变异

对人工林杨树12个无性系36个单株的纤维长度、纤维宽度、长宽比、壁腔比和腔径比等纤维形态特征指标进行了系统的测试。结果表明:纤维长度大致呈正态分布,长度平均值达914.75μm,为中长度纤维。纤维长度在树干水平方向上由内向外逐渐增大;纤维宽度的表现较为稳定,变异规律与纤维长度一致,其变异幅度要比纤维长度小。长宽比径向变异趋势有两种:一种为自髓心向外增加,达到最大值后保持平稳和波动;另一种趋势为自髓心向外增加,达到最大值后又减小,呈抛物曲线状态。壁腔比均小于1,腔径比在0.77以上,表明杨树木材适用于造纸工业。

7个南方适生杨树无性系生长和木材纤维性状分析与评价

【目的】分析杨树Populus无性系间纤维性状差异及与生长性状的相关性,为杨树无性系优质材定向培育与选择利用提供基础信息和指导。【方法】选择树干通直,生长量大的7个杨树无性系XL-80、XL-86、XL-83、XL-58、XL-75、ZH-17、I-69(对照)为材料,对纤维长、纤维宽、纤维长宽比及纤维素质量分数、单株纤维素等性状进行了研究,利用主成分综合得分法评价了各无性系纤维性状指标。【结果】7个杨树无性系木材纤维长为0.95~1.12 mm,均达到了国际木材解剖学会规定的中级纤维长(0.91~1.60 mm)的标准;纤维长宽比为49.09~54.62,超出造纸所需纤维长宽比(30)的63.67%~82.00%;纤维素质量分数为53.06%~59.66%,均超出造纸纤维素质量分数的基本要求(40%)。纤维宽与树高、胸径及生物量呈正相关但不显著(P>0.05),纤维长、纤维长宽比及纤维素质量分数分别与胸径、树高及生物量均呈负相关,且均不显著(P>0.05)。通过主成分综合得分法评选出5个杨树优良无性系,分别为XL-80、XL-58、XL-86、ZH-17、XL-83。【结论】筛选的5个优良无性系综合了各性状的优良特性,能够最大程度地实现物尽其用,达到杨树无性系资源利用的最大化,同时也为杨树多目标育种提供了丰富的遗传资源。表6参24。

杨树无性系生长和材性的遗传变异及多性状选择

以７年生２５个杨树无性系为材料研究了生长和材质性状的遗传变异及性状之间的相关．６个性状纤维长、纤维宽、长宽比、木材密度、树高、胸径在无性系间均存在极显著的差异。生长和材质性状受中等更强度的遗传控制．６个性状的重复力分别为８１．９％，７３．３％，７０．５２％。６４．３％．６８．８％，７０．５４％．胸径和树高之间、纤维长度与纤维长宽比、胸径之间、木材密度与胸径之间都呈现出较高的遗传正相关．宜接选择效果优于间接选择，指数选择优于直接选择。由４性状树高、胸径、纤维长度与基本密度配合的选择指数对本实验群体比较合适。利用选择指数评选出４个生长和材质兼优的优良无性系。

桐马酸酐甲酯改性杨木纤维增强环氧树脂复合材料性能研究

以桐马酸酐甲酯改性杨木纤维(MEMA-PWF)为增强体、双酚A缩水甘油醚型环氧树脂(E51)/甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)为基体树脂,经热压成型制备杨木纤维增强环氧树脂复合材料。通过接触角测量、扫描电镜(SEM)分析表征了复合材料表面及断裂面结构形貌,并测试了复合材料的冲击强度、弯曲强度。实验结果表明,改性后的杨木纤维表面疏水性及其与环氧树脂基体界面相容性得到明显提高;以MEMA-PWF/环氧树脂体系制备的复合材料力学性能提高,冲击强度、弯曲强度分别达到7.95 kJ/m2、55.42 MPa,并具有较好的疏水性。

长江滩地不同品系杨树木材纤维形态、微纤丝角和结晶度变异研究

为杨树选种育种及利用提供理论依据,并为长江滩地综合治理和开发优选树种,对5个品系杨树木材构造、纤维形态、微纤丝角和结晶度进行了比较研究。结果表明:5个品系杨树木材之间的粗视构造和显微构造无显著差异。纤维长度为967.5—1118.5μm,分布频率1000μm以上者占53—89%,长宽比为35.9—43.7μm,壁腔比为0.48—0.79,柔性系数为0.56—0.67,次生壁S_2层微纤丝角为19.59°—25.46°,纤维素相对结晶度为52.36—57.72%。5个品系杨树木材均适宜作制浆造纸原料,尤以Ⅰ—63杨为最佳。Ⅰ—63杨、Ⅰ—69杨和Ⅰ—72杨速生丰产,可作为长江滩地造林的优良树种。

北美地区杨树木材利用现状与前景

过去20多年,北美地区的杨树已经从杂草树种转变为产生巨大经济效益的用材林树种,杨树木材因其具有较高纤维素含量和较低的木质素含量,适合用作纸浆和纸制品的原料。杨木制浆方法有机械法、化学法、半化学法和化学机械法,杨木浆可以作为高级纸、纸板、新闻纸和包装纸。杨木牛皮纸浆与针叶材牛皮纸浆混合,具有良好的成纸性能,透明度高,适合制作高级用纸。杨木也是传统的锯材、单板和胶合板工业的原材料,用来生产锯材、单板、胶合板、木质复合板、包装箱、集装箱、火柴杆和筷子等。最近10年杨木定向刨花板和结构复合板产量显著增加,利用前景广阔。从资源生产的角度来看,在改良木材化学组成、纤维质量和自然耐久性等方面进行木材性质改良的转基因杨树研究取得了长足进展。从资源利用角度来看,高价值的工程复合板和高得率的纸浆和纸产品将会在未来发展中快速增长。

玻璃纤维增强杨木混凝土模板用胶合板研究

以玻璃纤维为增强材料,酚醛树脂为胶粘剂,研究了浸胶玻璃纤维布的配置层数和配置模式对杨木混凝土模板用胶合板静曲强度和弹性模量的影响。结果表明:浸胶玻璃纤维布对杨木胶合板的顺纹和横纹静曲强度及弹性模量均具有明显的增强效果,且随玻璃纤维布层数增加,产品的静曲强度和弹性模量均呈现上升趋势。增加玻璃纤维布数量对产品静曲强度的增强效果优于弹性模量;玻璃纤维层数相同而配置模式不同的杨木胶合板静曲强度和弹性模量差异较大,将玻璃纤维配布靠近于表层配置可以发挥更好的增强效果。

I-69杨应拉木生长应力及纤维形态特征的研究

以生长在安庆洲滩的具有不同倾斜角度的6棵I-69杨为研究对象,对应拉木生长应力和纤维形态进行了研究。结果表明:6株倾斜树干的I-69杨应拉木区生长应力指示值(growth stress indicator,GSI)均值为280×10-3μm,对应木区的GSI均值为30×10-3μm,两侧木区的GSI均值为100×10-3μm;应拉木比非应拉木的纤维长度长,长宽比大,但纤维宽度、腔径、双壁厚、壁腔比的值应拉木均比非应拉木的小,单因素方差分析结果表明,不同单株、不同方向(应拉木区、对应木区和两侧木区)对纤维形态特征值均有显著性的影响;纤维形态特征的径向变异规律总体上是由髓心向外增大,并在达到一定的年龄后保持稳定波动或略有增大;树干最外围纤维长度与GSI值径向变化趋势一致且相关性显著,纤维长度与GSI值得到多项式方程为y=0.0023x2-0.0309x+1 315.9(R2=0.9843)。

15个杨树无性系在纸浆林培育上的分析研究

通过对5年生15个杨树无性系为材料的树高、胸径、材积及木材的纤维长度、纤维宽度、纤维的长宽比及木材的基本密度等的对比分析,结果表明:15个杨树无性系的木材平均纤维长度为0.773～1.111mm,纤维长宽比在34.5～46.0之间,基本密度在0.291～0.369g/cm3之间,壁腔比在0.26～0.39之间。综合评价认为592、107、187、303、2025、725、108、69、皖林2、皖林1等10个优良无性系可作为营造纸浆林的品种,符合造纸原料的要求。

桐酸接枝改性杨木纤维的制备及其表征

以吡啶为溶剂、4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,采用桐酸酰氯(EACl)对杨木纤维(PWF)表面接枝改性。研究了反应物料配比、反应温度、反应时间及催化剂用量对杨木纤维改性反应的影响,并通过接触角测量、元素分析、红外光谱(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)表征了改性杨木纤维的结构与性能。实验结果表明:以EACl与PWF活性羟基摩尔比4∶1,催化剂DMAP用量为杨木纤维质量的1%,反应温度80℃,反应时间6 h制备的桐酸接枝改性杨木纤维的质量增加率(W)为130%;改性后杨木纤维的疏水性增强。

有机硅氧烷改性杨木纤维的制备及其表征

在卡斯特催化剂作用下,由乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)与1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MDHM)经硅氢加成反应合成了1,1,1,3,5,5,5-七甲基-3-[2-(三甲氧基硅烷基)乙基]三硅氧烷(HTEO),并采用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)表征了化学结构。以VTMS、HTEO分别对杨木纤维(PWF)进行表面改性,制得两种有机硅氧烷改性杨木纤维VPF和HPF,并利用FT-IR、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)和接触角测量等表征及分析PWF改性前后的结构与表面性能。研究结果表明:杨木纤维经有机硅改性后,有机硅氧烷分子成功接枝到杨木纤维表面,改性杨木纤维的O/C值有所降低,Si含量明显增加,纤维表面变得粗糙,结晶度提高,吸湿性降低,疏水性得到明显提高; HPF的含Si量达5.92%,VPF、HPF的结晶度分别为72.0%和75.6%,相比PWF提高了14.8%和20.6%;水滴在VPF和HPF表面静置480 s后接触角分别为106°和134°。

杨木纤维尺寸对环氧树脂复合材料力学性能的影响

由木材剩余物杨木枝桠材为原料,制得杨木纤维的化学机械浆后,经直接烘干和溶剂置换两种不同的后续处理方法得到不同尺寸杨木纤维(PWF),再与环氧树脂E51经热压成型制备PWF增强环氧树脂(PWF/E51)复合材料。通过PWF微观形貌与尺寸分析,结合PWF/E51复合材料冲击断面微观形貌分析,探讨了PWF尺寸对PWF/E51复合材料力学性能的影响。研究结果表明:PWF尺寸对增强环氧树脂复合材料力学性能有较大影响,随PWF长径比增大,复合材料的冲击强度和弯曲强度均先增大后减小,其中溶剂置换处理的PWF/E51复合材料(长径比值14.8)力学强度最佳,冲击强度7.1 kJ/m2,弯曲强度68.2 MPa。此外,经溶剂置换处理的PWF/E51复合材料的力学强度较直接烘干处理有所提高。

长链硅烷改性杨木纤维的制备及其表征

分别以十六烷基三甲氧基硅烷(HDS)和1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷(FDS)为改性剂、乙醇/水溶液为分散介质,采用浸渍法和喷雾法对杨木纤维(PWF)表面改性,制得HDS浸渍改性杨木纤维(HPWF)、FDS浸渍改性杨木纤维(FPWF1)和FDS喷雾改性杨木纤维(FPWF2)。考察了溶剂配比、硅烷用量、硅烷水解温度和时间、反应温度及反应时间等因素对PWF表面改性效果的影响,并通过红外光谱(FT-IR)、接触角测量、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)及扫描电镜(SEM)等方法表征了改性前后PWF的结构与表面性能,结果表明:在乙醇质量分数60%乙醇/水溶液中以HDS与PWF活性羟基物质的量比0.4∶1、HDS于60℃水解1 h,再与PWF于60℃反应1 h,所得HPWF的表面接触角达139°;在乙醇质量分数50%乙醇/水溶液中以FDS与PWF活性羟基物质的量比0.16∶1、FDS于60℃水解1 h,再与PWF于60℃反应1 h,所得FPWF1的表面接触角达141°;FDS与PWF活性羟基物质的量比0.008∶1,经喷雾搅拌使纤维表面润湿后于120℃活化反应1.5 h,所得FPWF2的表面接触角达138°。与浸渍法相比,喷雾法具有硅烷用量小、工艺简单、清洁高效等特点。此外,改性后杨木纤维的结晶度提高(由62.1%提高到67.7%~69.7%),表面变得粗糙,比表面积增加,表面极性降低,疏水性能显著提高,有利于改善与疏水性基体树脂的界面相容性与粘结作用。

杨树造纸用材林短轮伐期栽培的适宜性

以P-15A杨、I-214杨和沙兰杨为材料进行试验研究。通过对其生物产量的调查、材性指标的测定和经济效益的计算资料进行分析研究,我们认为所研究地区进行杨树短轮伐期栽培以生产造纸原料是适宜的。选择速生杨树品种、确定合理的造林密度和轮伐年限是提高其生物产量、保证用材质量和良好效益的根本措施。

几个黑杨杂交无性系的材质测定及其评价

杨树是我国重要的速生树种,也是作为造纸等工业原料的重要树种。生长量是杨树的重要性状指标,但除此之外,容积密度和纤维长等在材性上表现较佳的优良品种的培育也越来越受到社会的关注。中国的杨树材质研究过去大多都只一味地注重和研究与材性有关的性状,此次我们利用多个性状求出了选择指数,然后初步选择了生长量较好,且容积密度等材性性状也表现良好的无性系。调查对象为湖北省石首市原种场内栽植的13a生中天1号、中天4号、中潜1号、中监1号等13个无性系。调查项目为胸径及容积密度、纤维长、弹性模量等材性性状.参试株数为每个无性系16株(1个小区4株,重复4次)共208株。采用“日本林木育种中心”开发的方差分析软件Lsab02和Lsab21求出了最小二乘推定值,对无性系进行了评估,并利用胸径、容积密度、纤维长等性状求出了选择指数,初步选择出了生长和材质上均表现较佳的优良无性系。

杨木纤维/Si-B复合材料制备及其防腐性能研究

【目的】制备出杨木纤维/Si-B复合材料,并研究其力学和防腐性能。【方法】采用溶胶-凝胶(Sol-gel),方法以正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,硼酸为添加剂,制备出Si-B复合溶胶;以杨木纤维为原料,通过真空-浸渍法制备出杨木纤维/Si-B溶胶复合材料,并采用热压法压制成纤维板。【结果】通过SEM-EDXA表征以及能谱分析,表明二氧化硅已进入到纤维内部,并且细胞壁纳米孔隙中Si的质量分数能达到3. 08%。红外分析表明,处理后的木纤维上的羟基与溶胶发生缩合,并出现Si—O—Si伸缩振动以及Si—O—B的振动峰。【结论】溶胶处理后杨木纤维板的内结合强度、静曲强度均达到国家标准,并且具有较低的吸水厚度膨胀率。经过防腐实验发现,处理后纤维板具有良好的耐白腐性和耐褐腐性,其中耐白腐真菌性能得到显著提高。

黏胶纤维/杨木共水热炭的燃烧和热解特性

水热炭化是极具发展前景的高水分生物质和有机固废预处理方法。以黏胶纤维(VF)与杨木(PW)为对象,采用水热反应釜,研究2种原料掺混比对水热炭工业分析、元素分析和热值演变的影响,并结合热重分析,评价水热炭的热解和燃烧性能。结果表明:水热处理能够显著提升原料的燃料性能,原料中的固定碳和碳元素含量分别由8.48%和41.94%增加至54.28%和73.89%,相应的热值可达到29.22 MJ/kg,同时原料中的挥发分和氧元素含量显著降低,由87.02%和62.45%分别最低降至45.01%和20.19%。2种原料共水热处理,一方面能够拓宽水热炭热解失重温度区间,降低热解活化能;另一方面能够显著改善水热炭的着火和燃烧性能,使得共水热炭的燃烧最大速率温度和温度区间向高温转移,并降低燃烧反应活化能。随着黏胶纤维掺混比的增加,水热炭热解和燃烧稳定性均有所提高,且当两者质量掺混比为5∶5时,共水热炭的综合热解指数、综合燃烧指数和着火指数均达到最大,分别为6.13×10^(-8)、9.64×10^(-7)和5.27×10^(-5)。研究表明,黏胶纤维与杨木的共水热,获得高质量的固体燃料,有效改善了单一原料水热炭化时存在的不足,为黏胶纤维等固废能源化利用提供了参考。