填缝型微波膨化木基金属复合材料制备及其性能表征

【目的】以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料(WMC),为微波处理人工林实木增值利用提供参考。【方法】采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。【结果】锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成“机械互锁”方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。【结论】本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。

锡铋合金/微波膨化木复合材料表面温度变化规律及影响因素

为了给锡铋合金/微波膨化木复合材料(WMC)作为地采暖地板基材的应用提供理论支撑,选择低熔点锡铋合金和微波膨化木为原料,通过真空浸渍方法制备填缝型WMC,采用多通道温度记录仪、恒温加热仪和红外热成像仪分析木材纹理方向、加热温度和受热面积对WMC温度变化规律的影响及原因。结果表明:不同纹理方向对WMC温度变化存在较大影响,表面温度均随加热时间的增加而提高,纵向的升温速率和降温速率最高,径向与弦向次之。加热温度越高,WMC表面温度越高,其传热性能与加热温度呈正相关,升降温速率均随加热温度的升高而加快,加热70℃时的升降温速率比30℃提高了583%和400%,温度不均匀度随着加热温度的升高而增加。随着受热面积的增加,WMC的稳定最高温度、升降温速率均略有增加。在纹理方向、加热温度和受热面积3种影响因素中,纹理方向和加热温度对WMC的温度变化影响较为明显,因此采用填缝型WMC作为地采暖用木质地板基材时,应优先考虑纹理方向和加热温度的影响。研究证明,低熔点合金(LMA)的加入提高了微波膨化木的传热性能。

微波处理对樟子松木材化学组分含量影响

微波处理对木材化学组分含量影响的研究有助于了解木材微波处理机理。以樟子松为原料,使用隧道式微波设备处理木材,在试验条件下,木材中心最高温度可达183℃;微波功率密度和初含水率及二者的交互作用,对樟子松木材中三大素成分含量变化具有显著影响。处理后木质素相对含量增加,纤维素和半纤维素含量降幅小于5%;冷水抽提物、苯醇抽提物和1%NaOH抽提物含量降低;处理材pH值升高,但仍处于酸性范围;灰分含量保持不变。