论文摘要
随着天然林资源的迅速减少和各国对生态环境保护的日益重视,人工林木材的开发和利用逐渐成为解决目前不断增长的木材需求和资源相对不足矛盾的重要途径。本研究以意杨为研究对象,以低分子量酚醛树脂为浸渍强化物质,采用平压浸渍的方法对杨木进行浸渍填充,通过响应面试验和分析研究了工艺因素对杨木浸渍效果的影响以及各因素之间的交互作用；对浸渍材进行的压缩密实化处理,使其物理、力学性能得到了进一步增强；通过对浸渍材的微观分析,探索和揭示了速生杨木材改性的机理。本研究对于改善人工林木材物理力学性能,提高低密度人工林木材附加值及扩大使用范围等方面具有重要的理论意义和实用价值。采用平压浸渍的方法,利用木材的压缩回弹特性对酚醛树脂溶液进行吸收,利用响应面分析方法对压缩率、保压时间、浸渍时间、树脂浓度对浸渍效果的影响进行分析,试验结果显示：在所选定的范围内,试件的抗弯静曲强度和弹性模量随保压时间和浸渍时间的增大而增大,随压缩率和树脂浓度的增大而先增大后减小,当压缩率43%左右,保压时间20min,浸渍时间3h,树脂浓度27%左右,静曲强度最大值84.5MPa,弹性模量最大值8842MPa,分别比素材增加49.5%和49.3%,继续增大压缩率和树脂浓度,静曲强度和弹性模量反而略微降低；硬度和增重率随各因素的增大而增大,当压缩率50%,保压时间20min,浸渍时间3h,树脂浓度为35%时,硬度最大值30.79MPa,比素材增加107.2%。对按优化工艺浸渍后的杨木进行压缩密实化试验,试验结果显示：浸渍材压缩密实化对其抗弯静曲强度和弹性模量有较大的提高,分别可达到106.8MPa和11057MPa,比素材增加89.0%和86.7%,对其硬度的增加效果较小。通过FTIR和XRD分析显示,浸渍前后杨木红外光谱图变化较小,结晶度降低,说明酚醛树脂大部分是机械的填充在细胞腔和细胞间隙内,少部分与木材组分发生化学反应,通过电镜照片,可看到树脂附着在导管、木射线细胞内壁。根据生产设备条件和产品的最终用途、最终性能要求建议,平压浸渍生产工艺参数为：压缩率43%,保压时间20min,浸渍时间3h,树脂浓度27%；浸渍材压缩密实化生产工艺参数为：压缩率30%,树脂浓度25%,热压时间0.5h。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 研究背景1.1.1 杨木资源概况1.1.2 杨木的材性1.2 木材浸渍填充改性现状1.3 木材浸渍填充机理1.4 木材浸渍填充密实化研究1.5 研究的目的和意义1.6 课题来源2 平压浸渍工艺对杨木增重率和浸渍深度的影响2.1 试验材料和方法2.1.1 试验材料2.1.2 试验方法2.2 实验结果与分析2.2.1 压缩率对杨木增重率的影响2.2.2 保压时间对杨木增重率的影响2.2.3 浸渍时间对杨木增重率的影响2.2.4 压缩次数对杨木增重率的影响2.2.5 浸渍温度对杨木增重率的影响2.2.6 树脂浓度对杨木增重率的影响2.2.7 浸渍工艺对木材浸渍深度的影响2.3 本章小结3 杨木平压浸渍主要工艺参数的响应面优化3.1 响应面方法3.1.1 概述3.1.2 响应面模型的实现过程3.2 响应面试验3.2.1 评价指标3.2.2 因素及水平3.2.3 试验设计3.3 实验材料与方法3.3.1 试验材料3.3.2 试验方法3.3.3 物理力学性能检测3.4 试验结果3.5 模型回归方程方差分析3.5.1 静曲强度回归方程方差分析3.5.2 弹性模量回归方程方差分析3.5.3 增重率回归方程方差分析3.5.4 硬度回归方程方差分析3.6 模型实验验证3.7 不同尺寸试件浸渍效果比较3.8 浸渍杨木甲醛释放量3.9 本章小结4 浸渍杨木压缩密实化及密实材性能检测4.1 木材压缩密实化的途径4.1.1 表面压缩密实4.1.2 渗透或浸渍密实4.1.3 浸渍压缩密实4.2 树脂的回收利用4.2.1 实验方法4.2.2 试验结果与分析4.3 表面密实化试验4.3.1 实验材料和主要仪器设备4.3.2 实验方法4.3.3 试验结果及分析4.4 本章小结5 酚醛树脂增强杨木微观分析5.1 杨木纤维结晶度的变化分析5.1.1 试验材料与仪器5.1.2 试验方法5.1.3 结果与分析5.2 傅立叶变换红外光谱分析5.2.1 试验材料与仪器5.2.2 试验方法5.2.3 结果与分析5.3 树脂浸渍杨木电镜分析5.3.1 试验材料与仪器5.3.2 试验方法5.3.3 结果与分析5.4 本章小结6 总结论参考文献致谢
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