共查询到20条相似文献，搜索用时 140 毫秒
1.
【目的】分析激光烧蚀技术对木材胶合界面样品表面及微观结构的影响,为木基复合材料样品微观结构检测等相关领域研究提供一种简单可行的样品制备方法。【方法】以柳杉木材/脲醛树脂(UF)胶合界面和柳杉木材/聚醋酸乙烯酯(PVAc)胶合界面为研究对象,采用切片制样和激光烧蚀2种方法对样品进行处理,利用扫描电镜观察处理后的样品表面及微观结构。【结果】切片制样过程中的机械切割使得样品表面出现毛刺和刀痕,细胞形态发生变化甚至破碎。柳杉/UF样品胶层发生断裂,并且胶层附近的管胞出现破碎现象,既不利于观察胶层形态,也不利于检测胶黏剂与木材细胞壁之间的结合。柳杉/PVAc样品胶层有撕扯现象,但对于观察和分析界面结构的影响程度不大。激光烧蚀样品表面出现一些木材或胶黏剂小颗粒溅射的痕迹,尤其以胶黏剂区域和晚材区域较为明显。除划痕缺陷外,激光烧蚀还会导致部分离胶层一定距离的早材管胞破碎且有碎屑残留在细胞腔内,但这些缺陷并不影响胶合界面微观结构的观察,如胶黏剂在木材细胞中的分布、胶层区域的形貌以及胶黏剂与细胞壁之间的界面相容性等。激光烧蚀方法还适用于研究不同压力下胶合界面微观缺陷的变化规律,随着压力增加,柳杉/UF胶合界面上的胶层孔洞以及胶黏剂与木材细胞壁之间的缝隙数量逐渐减少,尺寸逐渐减小,但当压力增至1.2 MPa时,木材细胞壁开始出现细微裂纹,胶黏剂与细胞壁之间也开始出现裂隙。【结论】与切片制样方法相比,激光烧蚀方法不需任何预处理,并且对样品尺寸没有限制,所耗时长与样品尺寸及其密度呈正比,适用性广,可为其他木基复合材料胶合界面微观结构的研究提供技术支持。 相似文献
2.
《林业科学》2019,(12)
【目的】比较不同生长轮木材早材黏弹性,探讨全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角等因子与木材黏弹性之间的关系,从细胞水平理解木材黏弹行为的作用机制。【方法】以人工林杉木为研究对象,采用X射线剖面密度仪、ZEISS Imager A1显微镜、X射线衍射仪、动态力学分析仪(DMA 2980)分别测定第3、6生长轮(心材)以及第14、18生长轮(边材)早材的全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角、弹性模量、贮存模量和损耗模量。【结果】1)边材(第14、18生长轮)的全干密度比心材(第3、6生长轮)略高,4个生长轮管胞胞壁率无明显差异,微纤丝角随树龄增加呈减小趋势。2)早材的弹性模量、贮存模量和损耗模量均随树龄增加而增大,微纤丝角与弹性模量、贮存模量、损耗模量呈显著负相关关系。3)在本研究测量温度范围内(-120～120℃),4个生长轮早材均出现2个力学松弛过程:一是在10℃附近的α力学松弛过程,关于其分子运动归属目前尚无统一定论;二是在-40℃附近的β力学松弛过程,是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动引起的。不同生长轮之间的力学损耗峰温度几乎无差异。4)随测量频率(1、2、5和10 Hz)增加,β力学松弛过程的损耗峰温度移向高温方向,α力学松弛过程的损耗峰温度并不随测量频率增加而改变,即无频率依存性。5)与位于边材区域(第14、18生长轮)的早材相比,位于心材区域(第3、6生长轮)的早材发生力学松弛过程所需的表观活化能均较大,可能是由于杉木心材相较于边材有更多的抽提物,抽提物的沉积限制细胞壁中分子链段运动所致。【结论】微纤丝角是影响不同生长轮内早材刚度和阻尼的关键因子,心材与边材表观活化能的差异可能是抽提物沉积所致。 相似文献
3.
采用纳米压痕静态和动态分析技术,研究了不同含水率马尾松木材的蠕变性能及动态黏弹性。首先在不同环境条件下调节样品含水率,分别为绝干、5.8%、11.2%和20.1%,然后利用纳米压痕技术测试木材的蠕变性能,并利用伯格斯模型,研究木材细胞壁静态黏弹性性能对水分的依赖关系。根据试验结果计算蠕变柔量,在含水率为20.1%、11.2%、5.8%和绝干时,其保载阶段最后蠕变柔量分别为0.638、0.472、0.387 GPa;和0.325 GPa;。最后,利用纳米压痕动态分析技术,获得木材细胞壁动态黏弹性性能。结果表明:随着含水率降低,细胞壁储存模量逐渐增加,而损耗模量逐渐下降。 相似文献
4.
本文研究了广西人工林马尾松木材性质的变异及幼龄材与成熟材的差异。结果表明 ,幼龄材与成熟材的分界年龄在 14 16a ,解剖性质在径向上的变异规律为 :射线比量、树脂道比量、胞壁率、胞腔直径、胞壁厚、管胞长度、管胞宽度和晚材壁腔比是自髓心向外呈递增趋势 ,管胞比量和晚材率为递减趋势 ,早材壁腔比和早材腔径比则近似于一条直线。方差分析结果表明 :树脂道比量、胞壁率、胞壁厚、管胞长度和管胞宽度 ,幼龄材与成熟材差异达显著或极显著水平。 5项木材物理力学性质均为成熟材高于幼龄材 ,且均达差异显著水平。木材性质间的相关分析表明 :木材基本密度与管胞长度、管胞宽度、射线比量、树脂道比量、胞壁率呈显著的正相关关系 ,木材气干密度与抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度也呈显著的正相关关系 相似文献
5.
6.
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。 相似文献
7.
针对酚醛树脂胶黏剂固化后脆性大,极易在竹材-树脂胶合界面形成应力集中,进而导致竹材胶合界面开裂问题,以纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶须(CNW)为填料,通过用量的调控,以增韧酚醛(PF)树脂,改善竹材胶合界面性能,进而提高界面胶接强度。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对改性前后酚醛树脂的性能和微观结构进行表征,并对竹胶合试件进行了胶合强度测试和胶合界面破坏形貌观察。结果表明:添加CNF和CNW虽不参与酚醛树脂胶黏剂固化过程,但对固化行为有一定影响,且对酚醛树脂有良好的增韧效果,进而能有效提高PF树脂与竹材界面胶接强度。当添加酚醛树脂胶黏剂固体含量0.5 wt%的CNF时,改性效果最优,PF树脂胶接试件的干、湿强度达到最大值,分别为13.56 MPa和7.61 MPa。本研究所采用的方法可有效改善竹材胶合制品界面性能,防止竹材胶合界面开裂,为提高竹材耐久性、拓展其应用范围提供良好的思路和借鉴。 相似文献
8.
《林业科学》2017,(8)
【目的】研究木材黏弹行为在水分解吸过程中的经时变化规律及其频率依存性,明确细胞壁不稳定化现象对木材松弛转变行为的影响机制。【方法】以含水率为22.2%(对应的温度和相对湿度为30℃和85%)的杉木木材为研究对象,采用动态机械分析仪(DMA Q800)测定水分解吸过程中木材贮存模量E'和损耗模量E″的经时变化,并比较不同频率(1~50 Hz)之间黏弹行为变化的异同。在水分解吸过程中,共设置3个相对湿度水平(0%、30%和60%),任一相对湿度水平下的水分解吸过程分为降湿和恒湿2个阶段:在降湿阶段,相对湿度由85%以2%·min~(-1)分别降低至0%、30%或60%;在恒湿阶段,相对湿度在0%、30%或60%下恒定120 min。此外,选取6个平衡含水率水平(0.6%、3.2%、7.4%、13.1%、17.9%和22.2%)研究水分平衡状态下木材黏弹行为在不同频率之间的差异。【结果】在所有频率下,随着解吸时间延长,木材贮存模量增加,损耗模量减小。以1 Hz频率为例,选取降湿阶段和恒湿阶段结束为时间节点,贮存模量和损耗模量变化率(|ΔE'|和|ΔE″|)及其与含水率变化率的比值(|ΔE'/ΔMC|和|ΔE″/ΔMC|)随解吸时间的变化为:在降湿阶段结束时,|ΔE'|基本等于或大于|ΔE″|,|ΔE'/ΔMC|基本等于或大于|ΔE″/ΔMC|;但在恒湿阶段结束时,|ΔE'|小于|ΔE″|,|ΔE'/ΔMC|小于|ΔE″/ΔMC|。在降湿和恒湿阶段,|ΔE'|、|ΔE″|、|ΔE'/ΔMC|和|ΔE″/ΔMC|均随相对湿度水平的减小而增大。在解吸过程中,贮存模量随频率的增加而增大,损耗模量随频率的增加先减小后增大;损耗模量极小值对应的特征频率出现在10~30 Hz范围内。特征频率随着解吸时间的延长向低频方向移动。在含水率相同时,解吸过程对应的理论特征频率要较水分平衡状态的高。在解吸过程中,木材黏弹行为的变化在不同频率间有所差异。以损耗模量在1 Hz和20 Hz频率下的比值(E″1Hz/E″20Hz)为例,随着解吸时间的延长,E″1Hz/E″20Hz先增大后减小;在解吸过程的任一时间节点处,E″1Hz/E″20Hz在相对湿度为0%时最大,60%时最小。根据E″1Hz/E″20Hz的变化量计算细胞壁不稳定化程度的残余率,对应于相对湿度0%、30%和60%,残余率分别为2.22%、0.48%和0.37%。【结论】随着解吸时间的延长,木材刚度增加,阻尼减小;刚度的变化主要与"分子间氢键重建"效应有关,而阻尼的变化则是"分子间氢键重建"效应和"自由体积"效应的叠加作用。随着解吸时间延长,吸着水分子和"吸着水-聚合物分子链"复合基团的取向运动难度增大,表现为α力学松弛过程(由半纤维素玻璃化转变引起)和β力学松弛过程(基于木材细胞壁无定形区中伯醇羟基回转取向运动的力学松弛过程与吸着水分子回转取向运动的力学松弛过程二者叠加而成)的转变向低频方向移动,但细胞壁不稳定化的存在使得聚合物分子链的取向运动难度减小。随着解吸时间延长,细胞壁的不稳定化程度逐渐减弱;根据损耗模量在1 Hz和20 Hz频率下的比值可以预测达到新的平衡含水率时细胞壁不稳定化程度的残余率。此外,理论残余不稳定化程度随着相对湿度水平的降低而增大。 相似文献
9.
10.
确定聚异氰酸酯(PMDI)与脲醛胶(UF)混合胶黏剂胶接木材与废旧轮胎橡胶制备功能性复合材料工艺的可行性;研究木材-橡胶功能性复合材料制备工艺的主要影响因素(密度、热压时间和温度)对复合材料力学性能:内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)作用的相关性。采用Design-Expert的响应曲面法分析各主要因子密度、温度、时间对力学性能影响的变化规律,优化各因子,并揭示相互影响和作用机制。结果表明:密度对材料的力学强度有显著性的影响,热压温度与时间的交互作用同样对材料的力学性能影响显著;采用低成本的PMDI/UF混合胶黏剂能够很好地胶结木材和橡胶制备功能性复合材料;获得木材-橡胶复合材料最佳优化工艺:密度1000kg·m-3、热压时间300s、热压温度170℃。利用电子扫描电镜(SEM)揭示了木材-橡胶功能性复合材料的微观结构,并进行界面结构分析。对PMDI/UF胶黏剂胶接橡胶和木材的物理化学胶合机制进行全面系统的分析。 相似文献
11.
Tian Zhang Shu Lin Bai Yang Fei Zhang Bernard Thibaut 《Wood Science and Technology》2012,46(5):1003-1016
The viscoelastic properties of the cell wall of the tropic hardwood Carapa procera are investigated by means of nanoindentation tests. Three types of nanoindentation tests are undertaken: creep, continuous stiffness measurement (CSM) and nanoscale dynamic mechanical analysis (Nano-DMA), corresponding to the increased loading rate and so the response of wood cell wall to the loading in a relatively large time scale. It is found that the creep rate is dependent on the applied stress and the relation can be described by the rule of power law. Regarding the dynamic properties (i.e., storage modulus and damping coefficient) in the frequency range of 10–240?Hz, it is shown that the storage modulus increases monotonically, while the damping coefficient decreases. By using the traditional dynamic mechanical thermal analysis as a reference method, the phase transition behavior of wood cell wall can be successfully characterized by the Nano-DMA in a large frequency scale. A dependence of the storage modulus and damping coefficient on the penetration depth is quantified by the CSM tests. 相似文献
12.
Longitudinal hardness and Young's modulus of spruce tracheid secondary walls using nanoindentation technique 总被引：6，自引：2，他引：6
Dr. R. Wimmer Dr. B. N. Lucas W. C. Oliver Dr. T. Y. Tsui 《Wood Science and Technology》1997,31(2):131-141
Summary Using a mechanical properties microprobe, measurements of hardness and elastic modulus of tracheid walls in the longitudinal direction of spruce wood were obtained by continuously measuring force and displacement as a diamond indenter impressed a cell wall. Maximum mechanical properties were found at the edges of the walls of angular shaped tracheids. Both the hardness and elastic modulus of latewood cell walls were higher than cell walls in the earlywood. The high spatial resolution of this new concept of mechanical testing allows a direct comparison with ultrastructural and microchemical parameters of lignified cells which opens a wider area of applications for the understanding of intrinsic wood properties.This work was conducted while the senior author was a Visiting Scientist at the Oak Ridge National Lab, Oak Ridge, TN 37831, USA partly with joint fundings from the Austrian Science Foundation (Schrödinger scholarship J799-BIO) 相似文献
13.
【目的】通过木粉纤维增强生物塑料聚3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯(P34HB),为生物复合材料的理论研究和生物可降解塑料的广泛应用提供科学依据和理论支持。【方法】以毛白杨木粉和P34HB为原料,采用共混热压法制备P34HB/木粉生物复合材料,基于电子扫描显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DMA)和力学性能分析等手段对其结构和性能进行表征。【结果】随着木粉含量增加,生物复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度先增加后减小,冲击强度逐渐下降,拉伸强度、弹性模量和杨氏模量分别增加89%、59%和103%,储能模量E′逐渐增加,tanδ峰值先下降后上升。生物复合材料的高频率模量大于低频率模量,动刚度比静刚度好。相比P34HB,生物复合材料的热分解区间变宽,热解速率变慢,热解剩余质量增加。【结论】随着木粉含量增加,P34HB分子链运动受阻,生物复合材料的储能模量和脆性增大;同时,木粉纤维的成核作用诱导P34HB形成结晶度高、层状结构发达的横晶层,木粉与P34HB之间界面结合力增强,力学性能和热稳定性明显提高。综合考虑,P34HB/木粉生物复合材料的最佳木粉加入量为50%。 相似文献
14.
To improve its overall performance, fast-growing poplar was modified using the vacuum-pressure-vacuum impregnation method
with a urea-formaldehyde resin-sodium montmorillonite intercalation as the modification solution. The results showed that
considerable amounts of urea-formaldehyde resin and montmorillonites entered the poplar tracheid, and some entered the microporous
wood. These substances formed bonds with the active groups in timber, causing reduced crystallinity in the amorphous region
of the poplar, a decreased level of free hydroxyl, and an enhanced association with hydroxyl and ether bonds. The density,
dimensional stability, and mechanical properties of poplar were markedly improved. The best results were obtained with 14%
sodium montmorillonite and 20% ureaformaldehyde resin: the bending resistance, compressive resistance, and elastic modulus
increased by 19.37%, 30.24%, and 50.06%, respectively. With elevated levels of sodium montmorillonite, the impact toughness
and wear rate decreased. 相似文献
15.
针叶树木材细胞力学及纵向弹性模量的计算--试件纵向弹性模量的预测 总被引：3，自引：1，他引：3
依据针叶树木材管胞和射线细胞的结构模型。使用计算机抽样模拟解剖结构参数。以及使用针叶树木材纵向弹性模量计算公式和方法,计算人工林杉木,马尾松幼龄材和成熟材试件纵向弹性模量,计算结果与常温条件下气干试件测定结果十分符合。在试件晚材率和管胞解剖结构参数改变的条件下。计算预测了人工林杉木,马尾松幼龄材和成熟材纵向弹性模量的变化。结果表明：试件纵向弹性模量随晚材率,管胞长度,管胞壁厚度的增加而增加,而试件纵向弹性模量随管胞直径增加而减小。本文提出的纵向弹性模量计算的预测方法,对于运用现代生物技术控制和改变针叶树木材的材质,材性有实际意义。 相似文献
16.
针叶树木材细胞力学及纵向弹性模量计算——纵向弹性模量的理论模型 总被引：1，自引：2，他引：1
本文是关于针叶树木材弹性特性研究的理论分析。设定针叶树木材细胞主要由管胞和射线组成 ,根据管胞和射线细胞的解剖构造特征 ,建立了两端劈尖、矩形截面、中空的管胞模型与长方体状、中空的射线细胞模型。沿用MP层 (胞间层 初生壁 )内与 3S层 (次生壁的S1、S2、S3层 )内力学性质相同 ,而MP与 3S层间力学性质相异的假定 ,利用管胞和射线细胞模型 ,导出了管胞和射线细胞纵向弹性模量的计算公式。同时 ,根据管胞和射线细胞在针叶树木材中的排列规律 ,结合线形弹性体串并联的特性 ,进一步给出了计算针叶树木材试件宏观纵向弹性模量的方法。本项研究从木材细胞的结构和弹性特性出发 ,分析研究针叶树木材的宏观弹性行为 ,一方面可以获得关于针叶树木材弹性特性的认识 ,另一方面可以用于针叶树木材纵向弹性模量的计算和预测。 相似文献
17.
不同湿地松种源木材材性遗传变异的研究 总被引：4，自引：1，他引：4
本文对浙江省长乐林场的湿地松 (Pinuselliottii) 18个种源的木材性质进行测定与分析。结果表明 ,种源间木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度差异极显著 ;管胞长度与宽度、冲击韧性差异显著 ,而管胞壁厚及胞壁率差异不显著 ;种源内木材气干密度、力学强度及胞壁率差异不显著 ,管胞长、宽和壁厚的差异均显著且高于种源间的差异。实验结果表明在种源水平上 ,进行木材气干密度、力学强度和管胞形态的种源选择 ,可取得良好的效果 ;种源内个体管胞形态 (管胞长、宽和壁厚 )变异大于种源间的差异 ,表明湿地松种源材质改良如在种源选择基础上进行个体改良会取得更好的增益。 18个种源木材管胞长度及宽度、管胞壁厚、胞壁率的广义遗传力分别为 :0 36 15、0 5 993、0 74 73、0 16 98;木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度与冲击韧性的广义遗传力分别为 :0 4 14 2、0 2 6 4 6、0 10 82、0 2 977和 0 12 4 6 ;种源树高及胸径的广义遗传力为 :0 4 0 5 7和 0 4 74 7;说明湿地松种源木材管胞性状、木材气干密度及树木生长性状 (胞壁率除外 )受中度或弱度遗传控制 ,通过一定强度的选择 ,能获得较高的遗传增益。本研究还从树木生长性状与管胞形态、力学强度方面对 18个种源进 相似文献
18.
对浙江产湿地松15个家系的基本材性进行了测定与分析。结果表明：家系间管胞长度、管胞宽度、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度差异极显著,管胞壁厚差异显著,胞壁率、冲击韧性差异未达显著水平。家系内管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚差异均显著且高于家系间的差异,但气干密度、顺纹抗压强度、胞壁率和冲击韧差异不显著,表明在家系水平上进行木材气干密度、力学强度和管胞形态的家系选择可取得良好的效果。15个家系木材管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚和胞壁率的广义遗传力分别为0．5466、0．3910、0．7173、0．1598,说明湿地松家系木材管胞性状(胞壁率除外)受中度或中下度遗传控制,通过一定强度的选择能获得较高的遗传增益。综合评定结果表明,04-28、06-17、06-20、08-7和08-9,5个家系为适用于培育纸浆材的优良家系,04-25、04-28、06-17、06-20和08-16,5个家系为适用于培育建筑材的优良家系。 相似文献
19.
The effects of thermomechanical refining pressures, varying from 2 to 18 bars, on the cell-wall properties of refined wood fibers of a 54-year-old loblolly pine (Pinus taeda L.) with reference to both juvenile (JW) and mature wood (MW) were investigated using nanoindentation and atomic force microscopy. The results of this study indicate that refining pressure plays a significant role in the physical damage sustained by refined wood fibers. No obvious damage was observed in the cell walls of MW fibers refined at 2 and 4 bar. Nanocracks (<500 nm in width) were found in fibers refined at pressures in the range of 2–12 bar for JW and 6–12 bar for MW, and micro cracks (>3,000 nm in width) were found in both MW and JW fibers subjected to a refining pressure of 14 and 18 bar. The micro damage to the fibers refined at higher pressures was more severe inside the lumen than on the surface of the fibers, and the lumen or S3 layer was significantly damaged. The elastic modulus, hardness, and creep resistance of MW fibers were higher than those of the JW fibers subjected to the same refining-pressure conditions. The elastic modulus and hardness decreased, whereas nanoindentation creep increased, with increasing refining pressure. This study also suggests that lower refining pressures (<4 bar) and higher pressures (>14 bar for MW and >12 bar for JW) should be avoided in the manufacture of fiberboards and wood fiber–polymer composites, because of the lower aspect ratio of the fiber bundles, shorter length of the fibers and fines, and severe damages to the fiber cell walls. 相似文献