密度和含水率对竹基纤维复合材料抗弯性能的影响

通过试验探究不同密度和含水率对竹基纤维复合材料的静曲强度(modulus of rupture,MOR)以及弹性模量(modulus of elasticity,MOE)的影响,并建立密度和含水率对MOR以及MOE影响的预测模型。结果表明,在测试区间内试板的密度与抗弯性能呈正相关;随着含水率升高,试板抗弯性能先增大后减小。根据预测模型,压制密度1.17 g/cm^(3)、含水率11%左右的板材可以获得较高的MOR,大约为151.32 MPa;压制密度1.20 g/cm^(3)、含水率10.65%左右的板材可以获得较高的MOE,大约为19.68 GPa。该研究为提高竹基纤维复合材料的抗弯性能以及生产实践提供一定理论指导。

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。

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。

室外地板用竹基纤维复合材料制备技术

以酚醛树脂为胶黏剂,以毛竹和慈竹为原料,在不去竹青和竹黄的条件下,采用点裂和线裂纤维分离技术,将半圆竹筒疏解形成由竹纤维束交织而成的网状结构纤维化竹单板,经过热处理、浸胶、热压等工序制造本色和炭化色室外地板用竹基纤维复合材料,并与室外地板用重组竹的性能进行对比。结果表明:竹基纤维复合材料性能优于重组竹,慈竹竹基纤维复合材料的性能优于毛竹;热处理对吸水厚度膨胀率、防腐和防霉等性能具有改善作用,对水平剪切强度具有不利影响;采用纤维化单板,改变了传统重组竹的束状元结构,提高了竹材的利用率和生产效率,可促进竹材产业升级尤其是丛生竹的工业化利用。

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℃。

竹基纤维复合材料纤维化单板的形态研究

对梁山慈竹纤维化单板形态进行了研究。结果表明:节间竹青面和竹黄面、节部竹青面和竹黄面的平均裂隙角度为60°～70°;节间52%的竹青、节部75%的竹青发生脱落;节间竹束平均断面面积1.97mm2,包含4.61个维管束。节部竹束平均断面积1.83mm2,包含4.07个维管束。通过碾压疏解,对原竹进行可控分离,使复合材料制备达到广谱可设计性。

疏解竹单板高温干热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

【目的】以高温干热处理疏解竹单板为基本单元,制备竹基纤维复合材料,分析不同热处理温度对疏解竹单板物理化学性能以及竹基纤维复合材料物理力学性能的影响,为高温干热处理竹基纤维复合材料生产工艺优化和新产品开发提供依据。【方法】以毛竹疏解单板为原料,以180和200℃干热空气为介质,在氧气含量2%~2.5%条件下对其进行热处理;以不同温度处理的疏解竹单板为基本单元制备竹基纤维复合材料,对热处理后疏解竹单板以及竹基纤维复合材料的性能进行分析。【结果】200℃处理4 h疏解竹单板的质量损失比180℃大;随着热处理温度升高,疏解竹单板的综纤维素和α-纤维素含量分别降低11.36%、20.15%和21.95%、35.94%,木质素相对含量分别增加16.36%、43.56%,pH和缓冲容量降低;傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱分析显示,热处理后疏解竹单板表面羟基数量减少,导致其对水分的再吸收能力降低;热处理后疏解竹单板和竹基纤维复合材料的表面颜色加深;经180和200℃处理后,竹基纤维复合材料的吸水宽度膨胀率、吸水厚度膨胀率和吸水率分别降低11.20%、15.88%、7.03%和21.60%、32.27%、26.60%,静曲强度和剪切强度分别降低39.07%、33.51%和56.14%、42.15%,弹性模量变化不显著。【结论】随着热处理温度升高,疏解竹单板的抽提物挥发和化学组分降解,其质量损失率增加,pH和缓冲容量降低;半纤维素优先降解,导致其对水分的再吸收能力降低,而降解生成的可溶性小分子物质增加,导致其抽提物和木质素相对含量增加;热处理疏解竹单板和竹基纤维复合材料的表面颜色加深;竹基纤维复合材料的吸水宽度膨胀率、吸水厚度膨胀率和吸水率降低,耐水性能增加,静曲强度和剪切强度大幅降低。

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。

疏解次数对竹基纤维复合材料性能的影响

以慈竹为试材,探讨疏解次数对竹基纤维复合材料性能的影响。结果表明:随着疏解次数的增加,板材的静曲强度亦逐渐增加,弹性模量呈先增后降的趋势,抗压强度提升,抗拉强度降低,耐水性能增强。建议:当要求较高的抗拉强度时,以疏解3次最佳;要求较高的抗弯、抗压强度和耐水性能时,以疏解7次为宜。

浸胶方式对竹基纤维复合材料性能的影响

以慈竹(Bambusa distegia)为原料,探讨了浸胶方式对慈竹竹基纤维复合材料力学性能和耐水性能的影响。结果表明:采用一次浸胶的方式,随着胶黏剂固含量的增大浸胶量逐渐增加,力学性能和耐水性能随着浸胶量的增加而增强。采用二次浸胶的方式,板材的静曲强度和弹性模量整体差别不显著,耐水性能和内结合强度随着第二次浸胶胶液固含量的增加而增强。采用二次浸胶的方式压制的竹基纤维复合材料较一次浸胶的相比,可以在保持板材强度的情况下,提高板材的耐水性能,同时大幅降低浸胶量,从而节省板材的压制成本。

竹节对竹基纤维复合材料性能的影响

以梁山慈竹和毛竹的纤维化单板为原料制备竹基纤维复合材料,根据纤维化单板上的竹节、节间在板坯中的不同位置,制备节部材、节间材及节部与节间交互铺装的混合材。板材性能检测结果显示:节部材的耐水性能和水平剪切强度表现最好,抗弯、抗拉和抗压强度最差;节间材的性能与其相反。在实际生产铺装纤维化单板时,应尽可能使各层单板间竹节错开配置,避免重叠。

热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

毛竹竹材的纤维化单板经高温处理后,热压制备成竹基纤维复合材料(BFC)。分析热处理对纤维化竹单板化学性能的影响及热处理对BFC表面颜色、尺寸稳定性、力学性能的影响。结果表明:纤维化竹单板经热处理后,其综纤维素和α-纤维素的含量相对于未处理材显著降低,其中半纤维素含量降幅最大;热处理后竹材的pH值相对于未处理材显著降低,碱缓冲容量显著增大,而酸缓冲容量降低。由纤维化竹单板经热处理后制备的BFC,表面颜色变深,吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率相对于未处理材显著降低,尺寸稳定性得到改善;材料的静曲强度和水平剪切强度相对于未处理材显著降低,且随着蒸汽压力的增大和热处理时间的增长呈逐渐降低的趋势,而弹性模量变化不显著。

聚磷酸铵处理竹基纤维复合材料的燃烧性能

通过热重和锥形量热仪，测试分析聚磷酸铵（APP）处理竹基纤维复合材料的燃烧特性。结果表明：竹基纤维复合材料的热解过程可分为四个阶段，其中200-350℃是热解的主要阶段；与未处理试样相比，APP处理试样的释热速度、释热总量、失重率、发烟总量等指标值均有下降，阻燃性能得到改善。

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。

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。

室内地板用竹基纤维复合材料的研制与应用

以酚醛树脂为胶黏剂,以毛竹和慈竹为原料,在不去竹青和竹黄的条件下,采用点裂和线裂纤维分离技术,将半圆竹筒疏解形成由竹纤维束交织而成的网状结构纤维化竹单板后,用冷压热固化法制造本色和炭化色竹基纤维复合材料,再加工成地板,并与重组竹进行对比,结果表明:竹基纤维复合材料性能高于重组竹;慈竹竹基纤维复合材料的性能优于毛竹;炭化处理对耐水性和刚度具有改善作用,对胶合强度和静曲强度具有不利影响;用竹基纤维复合制造的室内地板各项理化性能均达到或超过了《重组竹地板》标准规定的性能指标要求。

聚磷酸铵处理竹基纤维复合材料的性能研究

以聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,浸渍处理竹基纤维复合材料基本单元,制备阻燃型竹基纤维复合材料,并对其力学性能、燃烧性能和热解行为进行测试与分析。结果表明:相对未处理试样,APP处理试样的力学性能略有降低,引燃时间延长,热释放速率、热释放总量、发烟总量均大幅度降低。APP处理材的热解反应朝着生成更多竹炭和水的方向变化;扫描电镜和能谱分析仪(SEM-EDS)观察可见,竹材中P、N元素明显增多,且渗入竹材组织中。

麻竹制备竹基纤维复合材料的性能初探

为了探索利用麻竹制备竹基纤维复合材料的性能,首先利用纤维可控分离技术将麻竹制备成纤维化竹单板,经过浸胶干燥后,采用热压法制备竹基纤维复合材料,并探讨密度对其耐水性能和力学性能的影响。结果表明,采用热压法制备的竹基纤维复合材料的性能较优,已超过重组竹地板标准规定的室外用地板的指标值。随着密度的增加(0.90~1.15g/cm^3),麻竹竹基纤维复合材料的耐水性能得到改善,其静曲强度、弹性模量和水平剪切强度等主要力学性能增强。在应用中可以考虑在保证板材使用性能的前提下,尽量降低竹基纤维复合材料的密度以节约成本。

竹基纤维复合材料染色材耐候性能研究

本论文主要以毛竹(Phyflostachys pubescens)为研究对象,以水、醇为介质,采用不同工艺对纤维化竹单板进行染色处理后,以浸渍型酚醛树脂为胶黏剂制备重组竹板材,通过对染色处理后纤维化竹单板制备的竹基纤维复合材料进行室外自然老化的研究,探讨室外自然老化与材料表面颜色及尺寸稳定性的关系,揭示在室外老化环境下竹基纤维复合材料性能随时间变化的规律。研究表明:竹基纤维复合材料经过3个月的室外自然老化试验过程后,、随着气候条件的变化,材料表面色泽出现缓慢衰减趋势,宽度损失率、厚度损失率、质量损失率随着气候变化具有类似增减趋势,醇染材料的宽度、厚度、质量损失率均高于水染材料。