乐器用木材声学振动性能改良研究的进展

结合乐器用木材的宏观和微观构造、物理力学性能要求及评价指标,总结乐器用木材声学振动性能的影响因素及参数要求,归纳化学、物理、生物等处理方法在木材声学振动性能改良方面的应用研究及进展,分析各改良方法存在的问题,为木材声学振动特性功能改良的进一步研究提供思路。

木质材料在乐器与音箱领域的应用进展

介绍木材及木质材料的声学特性及其在音板、指板、木质音箱箱体、木质振膜等领域的使用现状,归纳乐器与音箱用木质材料对声学振动性质的要求,总结国内外木质材料声学功能改良研究的进展,以期为国内木质声学材料的应用研究提供思路。

动态力学分析技术在木材科学研究领域的应用

动态力学分析技术(DMA)通过材料的结构和分子运动状态表征材料的力学性能。木质材料的力学性能本质上是分子运动状态的反映,利用DMA可以架构其结构与性能之间的关系,获得木质材料的结构、分子运动及其转变等重要信息。分别总结了DMA在实体木材和木质复合材料中的应用:围绕实体木材,综合评述了DMA在分析木材材性、软化行为、机械吸湿效应以及早期腐朽程度方面所取得的研究进展;针对木质复合材料,重点介绍了DMA在分析其阻尼性能、胶合性能、界面相容性能和耐老化性能等方面的应用。建议今后的研究重点从以下3个方面展开:1)考虑到实体木材自身组织结构的复杂性以及易受环境影响等特点,采用DMA分析仪不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,在一定温湿度场中系统研究实体木材的材性与软化行为和机械吸湿效应的关系。2)利用DMA分析仪的单纤维拉伸模式,探索单根纤维(管胞、木纤维细胞)的黏弹行为,进一步明晰木质材料微观黏弹性能的响应机制。3)联用振动光谱(红外光谱或拉曼光谱),实现同步实时观察木质材料形变过程中组成分子的化学键或官能团的变化及响应,进而从分子水平揭示木质材料的形变规律。

栓皮栎和麻栎抽提物的化学成分分析

【目的】分析栓皮栎和麻栎不同使用部位抽提物含量及其化学组成特点,为栎类木材加工工艺和实际生产提供应用性指导,为我国林木资源充分、合理、高附加值利用提供新的思路和科学依据。【方法】以河南地区栓皮栎和麻栎为研究对象,采用我国木材化学分析标准,结合傅里叶红外(FTIR)和气相质谱联用(GC-MS)方法,对树干不同高度上树皮、心边材冷/热水抽提物、1%NaOH抽提物、苯醇抽提物含量和组成进行详细分析。【结果】对于树干不同高度上树皮、心边材冷/热水抽提物、1%NaOH抽提物含量,栓皮栎明显高于麻栎;在同一种栎类木材中,树皮抽提物含量最高,边材次之,心材最低;抽提物含量在树干高度上呈两端高、中间低的趋势;对于苯醇抽提物含量,栓皮栎树皮远高于心边材和麻栎树皮,但2种栎类木材心边材差异较小且并未随树高呈特定变化规律。栓皮栎和麻栎树皮、心边材FTIR图谱区别明显,根据图谱吸收峰强度判断,栎类木材树皮中可能含有较多的醇类、脂肪酸、芳香族类和烷烃结构化合物,心边材中应还有较多的酸类、醇类及不饱和烃化物。GC-MS联用分析结果显示,树皮、心边材中均含有少量烷烃醇、酯类及不饱和烯类,其中,树皮中含有软木三萜酮及其同分异构体,心边材中含有γ-谷甾醇等化学物质。【结论】栓皮栎和麻栎树皮、心边材抽提物主要化学成分存在较大的含量差异和一定的成分差异;树干高度对2种栎类木材抽提物含量也有一定影响,中间部分累积较多的冷/热水、1%NaOH抽提物,但并没有发生明显成分差异。在木材实际加工和生产中,应充分考虑2种栎类木材树皮、心边材抽提物含量和性质差异,提供合理、全面、高价值的加工利用方案。

制油工艺对山苍子核仁油组分含量的影响

为提高山苍子的资源化利用率,本文以山苍子提取精油后的加工副产物山苍子核仁为原料,开展了不同制油工艺对其内油脂萃取效果及脂肪酸组成的影响研究。结果表明:山苍子核仁含油率为35.7%,压榨毛油得率为26.2%,而采用石油醚浸提后残粕内几乎不含油,提取率高。此外,采用GC-MS分析法测定山苍子核仁油的脂肪酸组成,对照结果发现浸提法能实现油脂的高效萃取,所得核仁油中饱和脂肪酸含量少于机械压榨制备的核仁油,不饱和脂肪酸(主要为油酸和亚油酸)近40%;而月桂酸(十二烷酸)含量为34.83%,比压榨法得到的月桂酸含量46%低,这些关键数据为提高山苍子核仁的资源化利用率提供了数据支撑。

热处理对木材吸湿吸水性的影响及其机理研究概述

随着我国木材资源供需矛盾的逐渐加剧,高效利用人工林木材资源已成为我国社会经济可持续发展的重大战略选择之一。我国人工林面积居世界首位,但木材材质较差,制约了其应用范围,因而通过改性处理提高其使用性能具有重要意义。热处理作为一项非常重要的木材改性技术,能够有效改善木材尺寸稳定性和耐久性等性能,已获得较为广泛的产业化应用。但不论将其应用于室内或户外,其产品自身的吸湿性和吸水性会导致使用性能受到影响。因此,为降低水分的不良影响,实现热处理木材的高效合理利用,研究热处理对木材吸湿吸水性的影响及其作用机理十分必要。本文总结、阐述了热处理木材吸湿性和吸水性变化规律及其主要影响因素与作用机理的研究现状及进展,并对热处理木材吸湿吸水性变化规律及其影响机理研究中存在的问题和发展思路进行了探讨,以期为优化木材热处理工艺、提高热处理木材质量及实现热处理木材尺寸稳定化的可控性提供借鉴和参考。

杉木正交异向蠕变行为的时温等效性

【目的】探究时温等效原理在杉木正交异向蠕变行为中的适用性及其特点。【方法】以含水率约0.6%的杉木木材为研究对象,采用动态热机械分析仪DMA 2980,在30~150℃范围内,基于一系列20 min蠕变试验分别获得3个应力水平和不同恒定温度水平下杉木轴向、径向和弦向的蠕变曲线。将其他温度下的蠕变曲线通过水平移动因子平移并叠合连接至参考温度(本研究中为30℃)曲线,生成一定时间范围内的蠕变主曲线。分析形成主曲线相邻分曲线叠合处的应变量以及应变量斜率是否相同,判定主曲线是否光滑。利用最小二乘拟合法,运用WLF方程和Arrhenius方程对水平移动因子与温度的关系曲线进行拟合。【结果】蠕变应变量随应力水平或温度水平增大而增加;不同方向试样的应变量之间存在明显差异:轴向试样的应变量显著低于横向(弦向和径向)试样,弦向试样的应变量约为径向试样的2倍;叠合生成主曲线时,径向和弦向试样仅使用水平移动因子即可生成光滑的蠕变主曲线,主曲线跨越的时间由103s延长至107s;轴向试样仅通过水平移动因子无法生成光滑的蠕变主曲线,经垂直移动因子修正后的各轴向蠕变曲线能够叠合出光滑的主曲线,与未经垂直移动因子修正的蠕变主曲线相比,其跨越的时间由约105s降低至约104.5 s;三方向试样水平移动因子与温度关系曲线在30~150℃内满足WLF方程,标准误差小于13.41%。【结论】时温等效原理在30~150℃范围内描述木材正交异向蠕变行为是适用的;轴向试样蠕变行为时温等效的构建需通过水平移动因子和垂直移动因子的共同作用,而径向和弦向试样仅使用水平移动因子即可使得时温等效原理适用;三方向试样蠕变主曲线水平移动因子与温度的关系曲线均满足WLF方程。

金丝楸木材化学成分的不均一性

【目的】研究金丝楸木材化学成分在纵向不同高度及径向心、边材中的含量和组成特点,为金丝楸木材加工利用提供科学依据。【方法】分析金丝楸木材纵向不同高度心、边材苯醇抽提物、聚糖和木质素含量,采用细胞壁全溶法结合二维异核单量子核磁共振(2D HSQC NMR)技术对相应部位的原生木质素分子结构进行表征。【结果】金丝楸木材边材苯醇抽提物含量高于心材,且心材中靠近树心部分的苯醇抽提物含量高于靠近边材部分。心、边材苯醇抽提物化学成分存在差异,但不同高度相同径向区域苯醇抽提物含量及其成分差异较小且并未随树高不同体现出特定变化规律。边材木质素含量低于心材,但心、边材木质素含量在树高方向上无明显变化规律。金丝楸木材木质素为典型G/S型木质素,纵向不同高度区域木质素大分子结构基本一致,但心材木质素分子结构中β-5′连接的相对含量高于边材。木聚糖是金丝楸木材半纤维素的主要组分。边材聚糖相对含量高于心材,但心、边材聚糖含量并未随树高不同体现出特定变化规律。【结论】金丝楸木材径向心、边材化学成分含量及相应成分分子结构具有规律性差异,边材向心材过渡过程中主要变化为木质素成分的积累和发色物质的生物合成。木材纵向不同高度相应区域中各化学成分含量也存在一定差别,但并未随树高不同发生规律性变化。木材纵向不同高度相同径向区域中各组分的化学成分和分子结构基本一致。对金丝楸木材进行加工利用时,应重点关注其径向方向的化学成分含量和性质差异。

不同提取方法所得茶油的GC-MS分析

为了探寻复合溶剂同步萃取技术是否能对茶籽饼中茶油进行保质萃取,选用正丁醇-水溶液对茶籽饼中茶油进行萃取。通过茶油的理化指标、感官品质以及利用GC-MS技术分析茶油脂肪酸组成,比较复合溶剂同步萃取法所得茶籽饼中茶油与冷榨法、亚临界流体萃取法、浸出法所得油茶籽中茶油的品质。结果表明,复合溶剂萃取所得茶籽饼中茶油与其他方法制取的茶油在理化指标上没有显著差异,在感官品质方面较优良。各方法提取的茶油在脂肪酸组成上基本相同。复合溶剂同步萃取法很好的保留了茶籽饼中油茶的营养成分。

微波辅助水代法提取山苍子核仁油工艺的研究

山苍子为樟科木姜子属的小乔木,广泛分布在长江流域以南等省区的山地或丘陵,是我国特有的香料植物资源,具有较高的经济价值,其中山苍子核仁油主要包含月桂酸和癸酸两种成分,具有很好的开发性能。目前山苍子原料在提取精油后作为废物摒弃掉,不仅造成资源的浪费,而且对周边生态环境造成了严重污染。本研究利用微波辅助水代法从山苍子核仁中提取山苍子油,通过单因素试验以及响应面分析对其进行工艺优化,得出最佳工艺条件为微波时间65 min,萃取温度78℃,液料比14. 5:1,微波功率545 W,在此优化条件下山苍子核仁油的提取率为29. 36%。可见微波辅助水代法提取山苍子核仁油工艺是可靠的,具有一定利用价值。

纳米碳酸钙改性处理桉木单板对胶合板弯曲性能的影响

桉木因其材质疏松、易开裂、变形等缺陷而致其使用范围受限,为此,对桉木单板进行改性处理使其材性得到改善增强以扩大其用途。采用偶联剂KH-550对纳米CaCO_3表面进行改性处理后,配制成质量分数分别为3.0%,5.0%,7.0%和9.0%的纳米CaCO_3溶液,加压浸渍桉木单板,并以酚醛胶为胶黏剂热压成纳米CaCO_3增强胶合板(5层),并采用FT-IR、SEM、万能力学实验机等对所获胶合板的结构与物理力学性能进行测试与表征分析。FT-IR分析表明,纳米CaCO_3粒子表面上接枝了改性剂KH-550的特征官能团;SEM分析表明,改性的纳米CaCO_3粒子均匀分散在桉木单板纤维上;当纳米CaCO_3质量分数为5.0%时,其处理后的质量增加率最大,达7.0%,胶合板的弹性模量、静曲强度最优,分别达到8 416和71.38 MPa,与未添加纳米CaCO_3的相比分别提高了10.4%和27.1%。这是因为纳米CaCO_3粒子经分散及KH-550改性后,比表面积增大,表面活性增强;通过偶联剂的作用将纤维素和CaCO_3粒子界面结合力提高,形成良好的界面结合,从而使胶合板的静曲强度、弹性模量增加。

热处理对进口辐射松木材化学性质的影响

热处理引发的木材组分含量及其分子结构的改变,是导致木材材性变化的本质原因,探索不同热处理温度下辐射松木心、边材的化学组分变化。结果表明,热处理后辐射松木材的抽提物含量降低,pH值升高,缓冲容量增加;心边材木质素结构差异较小,随处理温度升高,木质素单元主要连接结构(β-O-4'芳基醚键)断裂程度增加。

碳纤维增强木质纤维/聚氯乙烯复合材料的性能研究

在木粉(WF)-聚氯乙烯(PVC)复合体系中引入少量力学性能优良、经强氧化剂表面处理的短切碳纤维(SCF),模压成型以期制备高性能SCF-WF/PVC复合材料。检测所获复合材料力学性能结果表明:SCF与WF质量比为15:85时,复合材料力学性能最优;此时相对未添加的复合材料,其拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高了34.60%、28.03%及21.82%。对复合材料进行结构表征,SEM结果表明SCF经表面处理后,表面粗糙度增大,而FT-IR表明SCF表面被浓硝酸氧化成含氧基团(C=O与C?O),因而其与PVC树脂基体的界面结合得到提高;TGA分析表明:SCF含量对复合材料的热性能影响明显。

纳米CaCO_(3)/丁苯胶乳增韧柔性木塑复合材料的研究

柔性木塑复合材料作为一种柔软的、可弯曲的、可卷曲的新型木塑复合材料,在铺地材料、室内装饰等领域有广泛的发展和应用前景。以纳米CaCO_(3)和丁苯胶乳采用共沉积法制备纳米级复合粒子,对柔性木塑复合材料增韧改性。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜等对其化学结构、断面形貌和力学性能等进行表征。结果表明,纳米级复合粒子成功制备,且当纳米CaCO_(3)与丁苯胶乳质量比为5∶3时,综合力学性能达到最佳。冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率对比未经改性的柔性木塑复合材料分别提升了160.5%、56.8%、156.5%,复合材料韧性得到了大幅度提升。

纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO2经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO2-WF/PP复合材料。对TiO2-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO2对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO2粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;TiO2-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO2的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,TiO2-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO2颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。

时域核磁共振技术在木材科学研究领域的应用

时域核磁共振技术（TD-NMR）作为一种先进的表征手段，能快速、精准测量木材中自由水和吸着水的动态变化，也可以基于水分信息表征木材孔隙分布，因此已被广泛应用于木材科学研究领域。文中归纳了时域核磁共振技术用于测量木材含水率、水分性质、水分分布及木材孔隙分布的方法，并对主要研究结果进行综述，以期为相关领域的研究和应用提供理论参考。