浸渍压缩单板增强杨木单板层积材的研究

作　者: 王壮林
导　师: 梅长彤
学　校: 南京林业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 杨木单板层积材单板酚醛树脂玻璃纤维竹帘增强
分类号: TS653.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国速丰生产林规模发展迅速,人工林面积居世界首位,林木的蓄积量大于消耗量,森林采伐也逐步向人工林转移。杨树是速生产林的重要品种,但杨木存在结构疏松、密度小、材质软、强度低等缺点,极大的限制了杨木产品应用范围。本文以单板层积材的学位论文">杨木单板层积材(LVL)为出发点,研究了增强杨木单板的制备工艺及其对杨木LVL性能的增强效果；并探讨了其他增强材料对杨木LVL性能的增强规律；通过板坯芯层温度的测量,分析增强材料对热压过程中热量、温度传递的影响。1常温常压浸渍条件下,杨木单板浸渍酚醛树脂(PF)的最佳工艺：浸渍时间30min,树脂固含量为30%；低温干燥参数以干燥温度40℃,干燥时间30min为宜。2单板顺纹抗拉强度在热压压力≥3MPa,增长幅度减缓,压缩率大,单板厚度损失率较大；热压压力≥4MPa时,由于单板被压溃,单板顺纹抗拉强度反而下降。增强材料最佳制备工艺为热压压力3MPa,热压温度150℃,热压时间为5min,由此工艺参数制备的浸渍压缩单板要比素材顺纹抗拉强度增加75.5%。3砂光处理能明显增加浸渍压缩单板表面的总自由能。砂光处理前后,色散作用力γd有不同程度的下降,非极性表面自由能下降；而非色散作用力γn则有不同程度的增加,极性表面自由能上升。4杨木LVL的密度与其组成单元的密度大小呈正相关,剖面密度分布的极大值多出现在表层,单元密度等级越高,极大值越大。密度等级高的杨木LVL力学性能好,在抗弯测试中,多呈现开裂破坏,破坏面积大,破坏深度浅。组坯方式对杨木LVL增强效果影响较大。在表层放置强度较高的浸渍压缩单板,能有效改善杨木LVL力学性能。增强材料体积单元的增多由于引入了过多的不同界面,在三点弯曲测试中,容易造成胶层破坏,不能获得预期的增强效果。5采用单向玻璃纤维增强杨木LVL增强效果要优于玻璃纤维方格布增强效果,且由于单向玻璃纤维布克重小,在相同的增强效果下,板材密度低；薄竹帘由于竹帘之间间隙小,板材缺陷小,对杨木LVL静曲强度增强效果要优于厚竹帘的增强方式,且板材密度较低,但水平剪切强度较厚竹帘增强方式略低。6浸渍压缩单板经过压缩密实,细胞腔、细胞间隙之间的空气减少,木材的导热系数变大,使得板坯芯层温度达到100℃的时间较短；玻璃纤维的导热系数较低,导致热压后期芯层温度基本在120℃左右,胶液固化不充分,导致芯层胶合强度不高,容易发生浸渍剥离现象。竹帘对板坯芯层温度传递影响不大。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-13
    1.1.1 木材资源及其利用现状  10-11
    1.1.2 单板层积材(LVL)的主要特点及其发展利用现状  11-13
      1.1.2.1 单板层积材的主要优点  11
      1.1.2.2 单板层积材的主要缺点  11-12
      1.1.2.3 单板层积材发展利用现状  12-13
  1.2 单板层积材的研究现状及进展  13-17
    1.2.1 单板层积材用树种  13
    1.2.2 单板形态对单板层积材物理力学性能的影响  13-14
    1.2.3 单板层积材热压工艺研究  14-15
    1.2.4 树脂浸渍压缩单板增强单板层积材的研究  15-16
    1.2.5 竹材增强单板层积材的研究  16-17
    1.2.6 玻璃纤维增强单板层积材的研究  17
  1.3 论文研究意义、目的、主要内容及创新点  17-20
    1.3.1 论文研究的意义  17-18
    1.3.2 论文研究的目的及主要内容  18-19
    1.3.3 论文研究的创新点  19-20
2 浸渍压缩单板的制备工艺研究  20-36
  2.1 试验材料及设备  20
  2.2 试验方法  20-22
    2.2.1 杨木单板的浸渍  20-21
    2.2.2 浸渍单板的高温塑化  21
    2.2.3 考察指标  21-22
  2.3 试验内容  22-23
    2.3.1 单板挑选及预处理  22-23
    2.3.2 浸渍工艺  23
    2.3.3 浸渍单板的高温塑化  23
  2.4 试验结果及分析  23-29
    2.4.1 树脂进入单板内部的主要方式  23-24
    2.4.2 树脂固含量对浸渍量的影响  24-25
    2.4.3 浸渍时间对浸渍量的影响  25
    2.4.4 干燥温度、干燥时间对挥发份的影响  25-27
    2.4.5 浸渍单板高温塑化工艺  27-29
      2.4.5.1 正交试验结果分析  27-28
      2.4.5.2 热压压力单因素试验结果  28-29
  2.5 浸渍压缩单板界面特性  29-35
    2.5.1 试验方法  30-32
      2.5.1.1 固体表面自由能的计算  30
      2.5.1.2 接触角测试  30-32
      2.5.1.3 胶合强度测试  32
    2.5.2 结果及分析  32-35
      2.5.2.1 固体表面自由能  32-34
      2.5.2.2 胶合强度试验结果  34-35
  2.6 本章小结  35-36
3 浸渍(压缩)单板增强杨木LVL的研究  36-55
  3.1 试验材料及设备  36
  3.2 试验方法  36-40
    3.2.1 杨木单板的挑选及处理  36
    3.2.2 杨木单板层积材组坯  36-37
    3.2.3 热压工艺  37
    3.2.4 物理力学性能测试  37-40
  3.3 试验结果及分析  40-53
    3.3.1 单板密度对杨木单板层积材性能的影响  40-44
      3.3.1.1 单板密度对杨木LVL密度的影响  40
      3.3.1.2 单板密度对杨木LVL力学性能的影响  40-44
    3.3.2 组坯方式对杨木单板层积材性能的影响  44-53
      3.3.2.1 组坯方式对杨木LVL剖面密度的影响  44-47
      3.3.2.2 组坯方式对杨木LVL力学性能的影响  47-53
      3.3.2.3 浸渍剥离  53
  3.4 本章小结  53-55
4 玻璃纤维和竹帘增强杨木LVL的研究  55-72
  4.1 试验材料及设备  55
  4.2 试验方法  55-57
    4.2.1 增强材料的制作  55
    4.2.2 增强材料的PF树脂浸渍  55-56
    4.2.3 单板层积材的热压  56
      4.2.3.1 组坯方式  56
      4.2.3.2 热压工艺  56
    4.2.4 考察指标以及性能测试  56-57
      4.2.4.1 浸渍量  57
      4.2.4.2 物理力学性能  57
  4.3 试验结果及分析  57-70
    4.3.1 浸渍时间对浸渍量的影响  57
    4.3.2 物理力学性能测试  57-70
      4.3.2.1 组坯方式、增强材料对杨木LVL密度的影响  57-59
      4.3.2.2 组坯方式、增强材料对杨木LVL剖面密度的影响  59-61
      4.3.2.3 组坯方式、增强材料对杨木LVL力学性能的影响  61-69
      4.3.2.4 浸渍剥离试验结果  69-70
  4.4 不同增强材料对杨木LVL增强效果的比较  70
  4.5 本章小结  70-72
5 增强材料对热压过程中热量传递的影响  72-77
  5.1 试验材料及设备  72
  5.2 试验方法  72
  5.3 试验结果及分析  72-76
    5.3.1 浸渍压缩单板对杨木LVL热压过程中芯层传热影响  72-74
    5.3.2 玻璃纤维对杨木LVL热压过程中芯层传热影响  74
    5.3.3 竹帘对杨木LVL热压过程中芯层传热影响  74-76
  5.4 本章小结  76-77
6 结论  77-78
参考文献  78-82
详细摘要  82-83
Abstract  83-84

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