不同肥料种类对毛竹材物理力学性质的影响

为探讨不同肥料种类对毛竹材物理力学性能的影响,于2021—2022年以福建省建瓯市房道镇埂尾村长期失管状态下的毛竹林为研究对象,以不施肥为对照,探讨施用有机肥、无机复合肥、有机肥+无机复合肥(简称复混肥)后不同年龄毛竹材气干密度、全干密度、基本密度、体积气干干缩率、体积全干干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等8个物理力学性质相关指标的差异。结果表明,施用复混肥和有机肥后毛竹材密度大于施用无机肥的毛竹材密度,施肥的毛竹材密度均高于对照组。施用复混肥和有机肥的毛竹新竹材抗弯强度和抗弯弹性模量均高于施用无机肥和对照组。施用不同肥料类型均一定程度上提高Ⅰ—Ⅲ度毛竹材的顺纹抗压强度,其中施用复混肥和有机肥显著提高毛竹竹材顺纹抗压强度。相关性分析和主成分分析表明,竹材密度和体积干缩率是所调查竹材物理力学性质指标中的典型特征指标。综合分析可知,施用有机肥和含有机肥的复混肥的竹材具有更优良的物理力学性质。

竹材微炭化干燥工艺中液体产物特性分析

在固定床反应器上采用微炭化工艺干燥处理竹材,并对干燥尾气进行冷凝回收,探讨微炭化干燥工艺对竹材干燥冷凝液体产物特性的影响。研究结果表明:竹材于210℃微炭化干燥处理得到冷凝液体主要含有酸、醛、酯、酮和酚类物质。微炭化工艺对竹材干燥液体产物特性有显著影响,210℃时醛类物质质量分数达22.14%,250℃时醇、酚类物质质量分数分别为25.13%、28.33%;升温速率造成酸、醛类物质先增加后减少,10℃/min时最大,分别为67.89%、22.14%,酮类物质变化趋势则相反,20℃/min时最大,为21.35%;随氮气流量增大,酸类物质增加,由51.84%增至81.71%,醛类、酮类物质减少,分别由26.07%、10.95%降至8.36%、2.58%。竹材微炭化干燥液体产物成分与木、竹醋液相似,具有用作植物生长促进剂、土壤改良剂等潜力。

科学、合理地利用我国的竹材资源

科学、合理地利用我国的竹材资源南京林业大学竹材工程研究中心张齐生１我国的竹材资源我国有竹类植物４０余属４００多种。南自海南岛、北至黄河流域，东起台湾、西迄西藏的错那和雅鲁藏布江下游的辽阔地域都有竹类植物分布。其中长江以南地区的竹种最多、生长最旺、面积...

油热处理对竹材声学振动性能的影响

为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律,减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形,从而导致音质受损的不利影响,以大豆油为加热介质对竹材进行热处理,热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双通道快速傅里叶变换分析仪得到试件处理前后的振动频谱图,读取其前五阶弯曲振动频率,分析声学振动性能参数,研究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响。处理后竹材的比动弹性模量(E_(sp))、声辐射品质常数(R)有明显提高,密度(ρ)、声阻抗(ω)、动力学损耗角正切(tanδ)和E/G呈下降趋势,声学振动效率得到提高。其中,经200℃、4 h处理后带有竹节的竹材声学振动性能提升最大,E_(sp)增幅为29.20%、ρ降幅为15.12%、R增幅为33.75%、ω降幅为3.41%、tanδ降幅为40.52%,E/G降幅为2.33%。最小体积干缩率和最大抗吸湿膨胀率分别为0.33%、56.95%,体积干缩率和体积吸湿膨胀率随处理时间和温度的增大而减小。结果表明,当油热处理时间为200℃,时间为4 h时,试件的声学振动性能得到了较好的改善,油热处理对竹材声学振动性能和尺寸稳定性的提升有积极作用。

竹材酶水解制备单糖的预处理研究进展

糖类是生物体的基本营养物质和重要组成成分,糖平台化合物指糖类经生物或化学转化而来的基本化学物质,并可进一步转化为高价值的生物基化学品或材料。利用资源量大、生长周期短的竹材制备单糖,进而开发一系列生物基糖平台化合物,前景广阔。竹材可通过绿色、环保、可持续的生物酶水解工艺制备单糖,其中最关键的步骤是预处理,要求成本合理、废液处理过程简便环保,且木质素能够有效利用。本研究综述近10年来预处理对竹材酶水解制备单糖的影响,从反应机理、底物收率、底物中纤维素含量、酶水解性能和糖降解生成发酵抑制物等角度,概括总结物理法、化学法、物理化学法、共晶溶剂法、有机溶剂法和其他方法等预处理方法的优势和不足。基于绿色高效转化利用的目标,建议竹材预处理制备单糖要综合考虑预处理工艺、生物酶制剂、竹种、竹龄和木质素高值化利用等因素,并提出未来竹材生物炼制技术的研究方向:1)竹材的致密和坚硬结构是影响其高效预处理的重要因素,需探索系统的低耗能破碎方法;2)研发具备廉价、绿色、工艺简便和降解产物少的预处理药剂以及符合竹材结构特性的预处理方法;3)研发竹材木质素高值化利用关键技术与工艺,推进竹材原料全化学组分利用。

竹材弯曲胶合家具发展现状

我国是世界上竹林资源储量最多的国家,竹材作为一种速生材料,绿色环保且具有优异的顺纹弯曲性能,是制作曲线型家具的理想材料。本文通过对竹材弯曲胶合家具的造型要素、工艺特点进行整理归纳,对竹材弯曲胶合工艺研究进展及问题进行总结分析,以期为竹材高效利用提供参考与理论依据,助力竹材弯曲胶合技术的发展。

生物质基木竹材改性剂研究进展及存在问题

随着环境和资源问题的加剧,木竹材改性的环保性和安全性得到了越来越广泛的关注。传统木竹材改性技术大多以化石资源为原料,普遍存在高能耗、高污染、改性材不可降解等问题。因此,需要探索高效、低能耗、绿色环保的木竹材改性技术。生物质基木竹材改性剂源于生物质资源,不仅能改善木材和竹材性能,还能降低原材料的化石资源依赖性,最大限度保持木质材料的可降解性能,这为木竹材改性的发展提供了新思路。本文以糠醇树脂改性、松香改性、聚酯类聚合物改性等改性方法为主,对近年来以生物质及其衍生物作为木竹材改性剂的相关研究进行了总结,并对其存在的问题进行了分析,以期为木竹材改性技术的研究与发展提供借鉴。

广西10种野生竹材的纤维形态及结构研究

对广西10种野生竹材:青皮竹、沙罗单竹、撑篙竹、大绿竹、壮绿竹、清甜竹、花吊丝竹、油竹、耳垂竹、甲竹的纤维形态及结构进行了研究。结果表明,广西10种野生竹材纤维整体直且细长,花吊丝竹的纤维长度(3.19 mm)最长;10种野生竹材的纤维密度分布在1.20~1.45 g/cm^(3)之间,其中青皮竹纤维的密度最小,为1.21 g/cm^(3);10种野生竹材纤维的微纤丝角分布在8°~11°之间。

基于传统竹材加工工艺的家具产品创新设计

探究基于传统竹材加工工艺的家具产品创新设计方法,打破传统思维模式的禁锢,扩大竹家具产品的市场。剖析中国传统竹制器物的造物理念,收集、整理了传统竹材加工工艺的种类,分析了当下传统竹材加工工艺在家具产品中的应用现状,探讨在现代设计语境下传统竹材加工工艺应用于家具产品创新设计中的原则与途径。提出以尊重中国匠人造物理念为基本创新设计原则,主张充分考虑消费者生活方式变迁、需求变化,阐述了从形式、功能、竹材与其他材料综合应用3个方面进行创新设计的方法。

竹材CMF因素对中国传统文化语意表达的机制研究

探究竹材在中国传统文化产品设计中的应用原则;分析竹材与中国传统文化的关系发展以及其必要性,再从竹材CMF的表达方式和特点归纳梳理,最后对传统文化语意在竹产品设计中的表达机制进行阐述;深入挖掘传统文化语意在竹产品设计中的内在含义表达时,以象征、情感、文化语意为切入点,找到了其品质特点、精神内涵和内在文化需求。竹材CMF与中国传统文化的碰撞、融合和转化是传统文化产品设计的突破之路。

基于PLC的隧道式竹材干燥窑控制系统研究

该文设计一套隧道式竹材干燥窑温湿度系统,并通过对隧道式竹材干燥窑工作原理的分析,设计一套PID控制器进行温湿度控制。然后,对隧道式竹材干燥窑湿度控制系统的硬件进行设计,以西门子S7-1200 PLC为主控制器,针对具体控制要求,选择温度传感器和湿度传感器,并进行电动机和风机的选择、变频器的选择、人机界面的选择和电气原理图的设计。在此基础上,采用博途软件编写该系统的程序,并在此基础上画出该系统的梯形图。通过进行系统仿真与调试得知,该文设计的隧道式竹材干燥窑温湿度系统可以有效实现对隧道式竹材干燥窑内温湿度参数的实时监测和控制。通过对窑内温湿度参数的准确测量和控制,可提高竹材的干燥效率和质量,为竹材加工行业提供更加科学、高效的干燥设备。

激光辐照对竹材抗劈力的影响

竹材内应力大、横向连接弱是造成竹材容易劈裂、影响其使用的重要原因。激光处理热效率高,可调整基体结构,细化晶粒,消除内应力。为研究激光对竹材抗劈力的影响,通过激光辐照毛竹材,分析激光功率、辐照时间、试件厚度及竹材表皮保留情况对毛竹抗劈力的影响,结果表明:毛竹抗劈力较低,小于2.5 N/mm;毛竹抗劈力随激光功率的增大而增大,激光功率为2 100 mW时较未处理毛竹的抗劈力提高13.5%;激光辐照处理30 s时较未处理毛竹抗劈力提高13.5%;随辐照时间延长、试件厚度增加,毛竹抗劈力减小;保留竹青有利于提高竹材的抗劈力;激光辐照对竹黄侧抗劈力的提高效果最好,可使其提高20%。

竹材纤维板甲醛释放量检出限评定研究

【目的】确定竹材人造板产品甲醛释放量检测方法的检出限,为检测机构进行甲醛释放量检测工作提供参考。【方法】依据HJ 168—2020规定的空白偏差法,按照GB/T 17657—2022中1 m^(3)气候箱法和干燥器法对竹材人造板甲醛释放量的方法检出限进行评定。【结果】1 m^(3)气候箱法MDL为0.013 mg·m^(-3)(10 mm光程比色皿)和0.006 mg·m^(-3)(50 mm光程比色皿),干燥器法MDL为0.035 mg·L^(-1)(10 mm光程比色皿)和0.022 mg·L^(-1)(50 mm光程比色皿);甲醛标液的精密度和正确度均符合要求,竹木纤维板实际检测值呈现良好的重复性。【结论】2种方法检出限评定结果均满足预期要求;50 mm光程比色皿分析获得的检出限更低且竹木纤维板实测值结果符合预期要求,因此50 mm光程比色皿更适用于低浓度甲醛释放量的竹材人造板检测分析与评定。

竹材物理力学性质影响因素研究进展

竹材是竹质代塑产品的重要原材料。竹材的物理力学性质是衡量竹材质量的重要指标之一。研究竹材主要物理力学性质的影响因素,有助于合理开发竹材资源和高效科学加工利用竹材,进而有助于开发高性能、高质量的竹质代塑产品。文章梳理了竹材物理力学性质的主要影响因素,包括竹种、竹龄、竹秆部位、竹材含水率、地理种源、立地条件、海拔高度、林分结构、采伐时间、施肥、病虫害和钩梢,这将为竹质代塑产品用的竹材选材、竹材分类利用以及竹材分级提供参考。

高强度竹材定向刨花板刨花参数优化

以毛竹材刨花为原料,探究了刨花厚度、宽度、搭接长度、竹青占比等因素对竹材定向刨花板力学性能的影响。结果表明:1)0.7~0.9 mm厚度的刨花制备的板材性能较优;2)1/3刨花搭接长度有助于提高板材韧性;3)宽度为10~30 mm的长条形刨花可获得更高强度的板材;4)竹青刨花的存在会大幅降低板材力学性能。研究结果可为竹材定向刨花板的工程应用提供参考依据和理论支持。

五种野生竹材纤维形态及化学成分分析

研究了吊丝竹、梁山慈、四川硬头黄、粉单竹和斜杆思劳竹的纤维形态和化学组成,发现在纤维形态上几种竹子的重量加权长度都大于1.5 mm,纤维长宽比在90~160之间,纤维细胞狭长,是优良的造纸原料。对比化学组成,梁山慈的综纤维素含量最高(64.70%),抽出物(4.35%)、灰分(1.23%)含量较低。进而研究了NaOH-戊醇两相预处理对梁山慈竹分离得到的半纤维素和木质素的化学结构和性质的影响,发现预处理得率、纤维素保留率随着温度上升而下降,半纤维素和木质素脱除率随温度上升而提高。分离的木质素和半纤维素分子量较高,半纤维素主要为阿拉伯木聚糖,含有4-O-甲基葡萄糖醛酸,木质素为典型的竹材HGS型木质素。

组坯结构对竹材胶合界面破坏行为及细胞壁力学性能的影响

竹质工程材料在轻质结构建筑及其关键承载构件中有巨大的应用潜力,然而竹材天然径向结构差异性会对其胶合质量造成显著影响。以4年生毛竹材和酚醛树脂(PF)胶黏剂为原料制备了双层竹片层积材,探讨组坯结构对双层竹片层积材的宏观胶合性能和胶合界面细胞壁力学性能的影响。研究结果表明,外表面-外表面(O/O型)组坯时竹片层积材的胶合剪切强度(干态胶合强度17.3 MPa,湿态胶合强度5.3 MPa)显著高于外表面-内表面(I/O型)和内表面-内表面(I/I型)组坯样品。这主要是由于O/O型竹材胶合界面内薄壁细胞壁的力学性能更加接近厚壁细胞壁,改善了界面内应力集中现象。PF胶黏剂在不同组坯结构竹材胶合界面内的差异性渗透行为是造成这一现象的主要原因:竹材薄壁细胞表面氧碳比较高(0.40)且毛细管作用较强,在I/O型和I/I型界面内PF胶黏剂的渗透行为主要表现为填充细胞腔;而在O/O型界面内PF胶黏剂能够有效浸润薄壁细胞壁,而非简单填充其细胞腔,因此O/O型竹片层积材具有更高的界面细胞壁力学强度和宏观胶合强度。

竹材两段挤压浸渍化学机械法制浆废水污染特性比较

本文探讨了不同化学浸渍NaOH总用量下,慈竹和毛竹的化学机械法制浆性能;研究并比较了废水和COD_(Cr)产生量,探讨了废水的pH值、COD污染负荷、BOD5、总氮、总磷等关键参数对生化处理的影响;测定了废水固形物的灰分及灰分中主要金属离子的含量,分析了用碱量与制浆得率及废水污染负荷的关系,探讨了废水总有机碳与COD污染负荷的相关性。结果表明,相同浸渍用碱量下,慈竹化机浆强度性能明显高于毛竹化机浆。2种化机浆综合废水产生量6.20~7.73 m^(3)/t,pH值均大于8.5,COD_(Cr)产生量178.88~410.44 kg/t,用碱量与制浆得率和废水COD_(Cr)污染负荷相关,废水总有机碳与COD_(Cr)相关。

壳聚糖-聚磷酸铵层层自组装阻燃竹材的制备及阻燃性能

采用去竹青竹黄、规格为25 mm×100 mm×6 mm、3年生的毛竹作为基材,按照试验设计方案,以壳聚糖质量分数为1%配制壳聚糖(CS)成膜液,按照w(壳聚糖)∶w(聚磷酸铵)=1∶1、w(壳聚糖)∶w(聚磷酸铵)=1∶3、w(壳聚糖)∶w(聚磷酸铵)=1∶5、w(壳聚糖)∶w(聚磷酸铵)=1∶7的质量分数比配制聚磷酸铵(APP)成膜液,采用层层自组装的方法在竹材表面涂覆了壳聚糖-聚磷酸铵(CS-APP)复合膜层。确定优化质量分数比后,制备壳聚糖-聚磷酸铵自组装处理层数为5、10、15、20层的样品。采用扫描电子显微镜、能谱仪、红外光谱仪对壳聚糖-聚磷酸铵自组装阻燃竹材样品的表层微观形貌和化学成分进行了分析,通过锥形量热仪测试分析了不同自组装膜层数的竹材样品的阻燃性能。结果表明:壳聚糖-聚磷酸铵的优化质量分数比例为1∶7;壳聚糖-聚磷酸铵阻燃膜层竹材具有较好的热稳定性;经壳聚糖-聚磷酸铵复合阻燃剂处理的竹材阻燃性能随着自组装膜层数的增加逐渐增强。与未处理样品相比,自组装膜层数为5、10、15、20层的样品点燃时间分别提升了20.0%、50.0%、80.0%、90.0%,热释放速率峰值(pk-HRR)分别下降13.0%、17.7%、20.8%、22.7%,总热释放量(THR)值分别降低10.3%、9.9%、13.9%、14.5%,热释放率峰值出现时间向后推迟0~35 s,CO、CO_(2)释放速率也有所降低。壳聚糖-聚磷酸铵自组装处理增强了竹材的阻燃性能。

基于臭氧预处理的竹材纳米纤维素纤丝制备及性能研究

竹材纳米纤维素纤丝(NFC)自然界来源丰富,具有纳米材料和生物质材料的双重特性,在可降解包装材料、生物功能材料等领域具有广阔应用前景。在竹材NFC制备过程中,由于竹材纤维中的“天然抗降解屏障”以及纤维素超分子中有序的结晶结构区,导致微纳化过程中酶解率低、处理时间长等缺陷,限制了竹材NFC的大规模产业化制备。本研究在生物酶-机械法的制备基础上,采用臭氧预处理工艺,破除竹材纤维中木质素结构,提高纤维素酶的可及性和NFC得率。结果表明:竹材物料尺寸以及含水量对竹材木质素去除具有重要影响。综合臭氧消耗浓度和处理时间,优选预处理条件为:竹材粒径为80/150目,含水量为60%。臭氧预处理后竹材NFC得率从74.2%增到84.6%。臭氧预处理是一种绿色环保、对后续酶解影响小的预处理工艺,能有效降解竹材中的木质素和少量半纤维素,且对纤维素影响小,在竹材NFC清洁化、低能耗制备领域具有广阔应用前景。