热处理对纤维化竹单板表面性能和微力学性能的影响

以炭化炉处理的毛竹纤维化单板为原料,系统地研究了不同热处理温度对纤维化竹单板的表面性能和微力学性能影响。结果显示,随着热处理温度的升高,纤维化竹单板的质量损失率增加,表面颜色加深,p H值和缓冲容量降低。热处理后纤维化竹单板的半纤维素降解,导致其综纤维素和α-纤维素质量分数分别降低了20.15%、35.94%,冷、热水抽提物和木质素相对质量分数分别增加了20.15%、27.39%和43.56%。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析结果进一步证明了半纤维素发生降解,多糖质量分数降低,木质素相对质量分数增加。微力学性能测试结果显示,热处理后纤维细胞和薄壁细胞的细胞壁弹性模量变化不显著,薄壁细胞的硬度增加了48.84%,使材料的硬度显著增加。

疏解纤维化慈竹单板的性能

以疏解3～8次的慈竹纤维化竹单板为材料,对其吸水率、吸胶率和吸附性能进行测试,并形成了纤维化竹单板微创处理后的三维图像。结果表明:纤维化竹单板的吸水率、吸胶率、孔径、孔容和比表面积最高分别可达到87.08%、75.56%、467.298 nm、0.000 172 cm3/g和0.015 1 m2/g,各项性能随着疏解次数的增加而增加;疏解对材料的损伤深度为284μm,裂隙宽度在30～300μm,可达到破坏竹青的目的。

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。

集装箱底板用竹基纤维复合制造技术

以毛竹和绿竹为原料,酚醛树脂为胶黏剂,采用点裂和线裂纤维分离技术,将半圆竹筒分离形成由竹纤维束组成的网状结构的纤维化单板,经过工艺和结构设计,制造竹基纤维复合集装箱底板,并与传统阿必通、竹木和竹篾全竹集装箱底板的性能进行对比分析。结果表明:在不去竹青和竹黄的条件下,采用合理的结构和工艺制造的竹基纤维复合材料,性能达到或超过GB/T19536-2004《集装箱底板用胶合板》标准规定的各项指标要求,其综合性能超过传统阿必通、竹木和竹篾全竹集装箱底板。采用纤维化单板,可改变传统竹条和竹篾的单元结构,既简化加工过程,提高竹材的利用率和生产效率,竹材一次利用率达到90%以上,竹基纤维复合集装箱底板是一种新型的高效利用的集装箱底板。

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。

基于响应面法与NSGA-Ⅱ的重组竹翻转夹爪优化设计

目的 解决纤维竹单板翻面问题,同时保证竹单板的完整性及夹爪的轻量化。方法 设计一款专用翻转机械手,将重组竹翻转夹爪作为研究对象,提出一种基于响应面法与NSGA-Ⅱ相结合的优化设计方法;建立夹爪模型,进行有限元分析并进行优化实验方案的设计,优化中将夹爪质量和最大变形量设定为目标,其许用应力设定为约束,对其进行多目标优化,得到Pareto最优解集。结果 对重组竹翻转夹爪进行优化设计,优化后单个夹爪的质量减少了11.19%,达到了轻量化目的。结论 优化改进后的重组竹翻转夹爪能够在保证其工作可靠的情况下,实现重组竹翻转夹爪的轻量化,同时减小对竹单板造成的破损,为纤维化竹单板集装箱底板包装的规模化发展提供一定基础。

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。

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。

热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

为拓展竹基纤维复合材料的应用领域,对慈竹纤维化单板进行热处理,探讨蒸汽压力和热处理时间对竹基纤维复合材料性能的影响。结果表明:经过热处理,竹基纤维复合材料的尺寸稳定性改善;随着蒸汽压力的增大和热处理时间的延长,材料的静曲强度和水平剪切强度显著降低,弹性模量则呈现先增后减的趋势。在保证材料性能的前提下,建议根据产品需求来选择适宜的热处理工艺。

重组竹新技术和新产品开发研究进展

本文回顾了我国重组竹技术的发展历程,重点介绍了重组竹的第二代产品——竹基纤维复合材料制造的关键技术,建成了竹基纤维复合材料制造技术平台,成功地开发了风电桨叶用材、园林景观、建筑结构材、包装运输材、室内高端装潢装饰等领域用的多种竹基纤维复合材料,并实现了产业化。该技术不仅使毛竹等大径级竹材的一次利用率达到90%以上,而且使丛生竹、小径级毛竹及其他散生杂竹等未能工业化利用的竹材得到高效利用。