熱處理對重組竹材物理力學及耐久性能影響的研究.pdf

1、重組竹是以竹束為基本構成單元按順紋理方向經(jīng)熱（冷）壓膠合而成的竹基纖維復合材料，因其具有良好的紋理、色澤及物理力學性能，在室內(nèi)地板、家具及裝飾裝修材料上已得到了廣泛的應用。近年來，隨著國際上對于竹質材料環(huán)保性能的認可，以及我國在重組竹材制造技術上的突破，室外用重組竹材的需求與日俱增，室外用重組竹材已經(jīng)成為國際上研究的熱點領域之一。開展重組竹材耐老化性能以及防腐防霉性能的系統(tǒng)研究，對于擴展重組竹材的應用領域具有極大的推進作用，同時可以為室

2、外用重組竹材標準的制定及產(chǎn)品開發(fā)提供基礎理論依據(jù)，對提升我國重組竹材行業(yè)整體競爭力、推廣戶外用重組竹產(chǎn)品、提高其附加值具有重要意義。
　　本論文主要以慈竹（Neosinocalamus affinis（Rendle）Keng f.）為研究對象，以熱蒸氣為介質，采用不同溫度（160℃、180℃和200℃）和時間（2h、3h和4h）對竹束進行熱處理后，以浸漬型酚醛樹脂為膠黏劑制備重組竹板材，并分析熱處理對重組竹材的物理力學性能及化學成

3、分的影響。通過對熱處理后竹束制備的重組竹材進行了人工模擬氣候加速老化性能、室外自然老化性能、循環(huán)加速老化性能及防霉耐腐性能的研究，探討了人工加速老化與室外自然老化的關系，揭示了在不同老化環(huán)境下重組竹材料性能變化規(guī)律。主要研究結論如下：
　?。?）隨著熱處理溫度的升高和時間的延長，重組竹材的靜曲強度和水平剪切強度下降，其下降最大幅度分別可達49％和30%。重組竹的彈性模量不受熱處理工藝的影響，處理前后其值基本不變。熱處理后，重組竹材

4、的尺寸穩(wěn)定性增強，其24h吸水厚度膨脹率的下降幅度最高可達30%。隨著熱處理溫度的升高和時間的延長，重組竹材表面總色差值ΔE*ab呈上升趨勢，表面由亮變暗，顏色由淺變深。
　　對熱處理竹材的紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，隨著熱處理溫度的升高，與纖維素、半纖維素和木質素相關峰的強度減弱；對熱處理后竹材中化學成分變化的研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱處理溫度的升高，竹材中?-纖維素的含量下降，木質素的含量略有增加。
　?。?）三種人工模擬氣候老化方法均會改

5、變重組竹表面顏色，其排序依次為氙燈輻照+噴淋>氙燈輻照>低溫氙燈輻照，即表面顏色變化會受光照、溫度和水分三個因素的影響。熱處理和涂飾處理均有助于重組竹材表面色穩(wěn)定性的提高。
　　對氙燈輻照前后的重組竹表面進行FT-IR分析發(fā)現(xiàn)，與木素相關峰1634 cm-1、1508 cm-1、1423 cm-1、1327 cm-1和1238 cm-1的強度隨著輻照時間的增加迅速減弱，木質素是竹材中最容易發(fā)生光降解的結構。
　?。?）重組竹

6、材在9個月的室外自然老化試驗過程中，重組竹材表面的顏色指數(shù)變化幅度與氙燈輻照+噴淋192 h后的試驗結果最為接近，因此，氙燈輻照+噴淋可以較好的模擬室外老化過程中其表面顏色的變化。
　　在室外放置的9個月中，重組竹材的尺寸隨著氣候條件的變化而增減，吸水厚度膨脹率和吸水率與空氣濕度和溫度的相關系數(shù)分別在0.01和0.05水平顯著。熱處理對重組竹材室外自然老化后的靜曲強度、彈性模量和水平剪切強度值沒有明顯影響，相比于未經(jīng)過室外自然老化

7、的重組竹材，其力學強度值的下降幅度均在10%以下，可以保持較好的力學穩(wěn)定性。
　?。?）對重組竹循環(huán)加速老化試驗的研究結果發(fā)現(xiàn)，六循環(huán)試驗后，重組竹材的力學性能均未發(fā)生明顯變化，六循環(huán)試驗可以較好地模擬室外自然老化過程中重組竹的力學強度和尺寸穩(wěn)定性的變化。
　　（5）隨著熱處理溫度的升高和時間的延長，重組竹材對腐朽菌和霉變菌的防治作用呈增強趨勢。重組竹材本身具有較好的耐腐性能，耐腐等級可達到Ⅰ級。重組竹材對霉變菌的防治作用較