塑化竹工程材料的研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:revire
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近十年来,竹材工业化利用程度得到长足进步,但利用对象依然以大径级竹材为主,资源丰富的小径竹和竹材加工剩余物尚未得到分利用,根本原因在于其中含有大量的竹青和竹黄,传统的胶粘剂难于使其形成良好的胶合。本论文以研究竹材塑化为核心,通过对竹材表面和内部的塑化变性处理,赋予其塑料的某些特性,如热塑性、热熔接性、尺寸稳定性等,这对于开发竹材的热熔加工技术、提高竹材利用率、创生新型竹质复合材料具有重要意义。论文以竹子开条、开片或拉丝加工过程产生的长条状剩余物为研究对象,采用低温碱液润胀、苄化处理试验,系统研究了预处理及苄化反应条件对竹材增重率(苄化率)的影响;并借助FTIR、X-射线、SEM、DSC等现代分析手段研究分析了苄化竹材的微观结构、化学结构特征及热熔特征的变化规律;阐释了竹材内部塑化机理;通过苄化竹材热压自熔接试验研究了成型竹材的物理力学性能。试验研究与分析结果表明:碱液润胀工艺对竹材苄化增重率的影响最大,苄化试剂用量与反应时间对竹材苄化也有不同程度的作用,在试验范围内较佳的工艺条件为:碱液浓度22.5%、润胀时间10h、苄化试剂用量50mL、反应时间1h;碱液润胀打破了竹材原有天然结构,纤维素结晶区的结晶度显著降低,纤维素链间距增大、反应性游离羟基充分暴露,极大地提高了苄化试剂的可及度与接枝度;竹材纤维的晶区结构破坏、黏胶性木质素和半纤维素的暴露、羟基的封闭以及非极性苄基的引入是促使苄化竹材的玻璃化转变温度明显降低、并具有热熔接特征的根本原因。苄化增重率不同、苄化竹材的玻璃化转变温度有显著差异。将苄化增重率为45-50%的变性竹材按同纤维方向重组,在温度为140℃、单位压力为2.0MPa的条件下热压熔接成板;检测分析结果表明:板材表面自由能与聚乙烯塑料相近,板材具有优良的湿热尺寸稳定性和表面耐磨性,板材静曲强度和弹性模量分别高达140MPa和11000MPa以上。
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