木质剩余物复合材料耐老化性能的研究

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我国可采森林资源日益减少,后备资源严重不足,木质剩余物的利用显得愈来愈迫切,木质剩余物是宝贵的资源,其合理利用也是林业可持续发展的必要条件。同时材料和产品的使用寿命是材料研究和设计使用共同关心的问题,对于一种新开发的产品,人们都期望用加速老化方法在试验室用较短时间获得试验数据预测,估算材料和产品的寿命。本文的研究对象为木质剩余物复合材料,它是以混合木质剩余物为填充材料,以玻璃纤维、毛竹片为增强材料,以酚醛树脂为基体材料,以偶联剂作为界面改质助剂,以石蜡乳液为防水剂压制而成的。本文采用ASTM D1037人工加速老化试验法,结合回归分析;通过正交试验设计,使用极差分析和方差分析方法;利用扫描电子显微镜来分析试验结果。本文研究的主要内容包括:四种不同组分结构木质剩余物复合材料耐老化性能的分析;生产工艺参数对木质剩余物复合材料耐老化性能的影响;紫外线吸收剂UV531对木质剩余物复合材料表面耐紫外加速老化的影响。通过试验与分析得到以下结论:从MOR、MOE、顺纹抗压强度和24h吸水厚度膨胀率的角度分析,组分结构Ⅳ的耐老化性能最好,其次为组分结构Ⅲ,最差的为组分结构Ⅰ,由此确定最优组分结构为Ⅳ,老化后其MOR、MOE、顺纹抗压强度的保留率分别为82.87%、82.74%、84.60%,老化过程中其24h吸水厚度膨胀率变化在6%~11%之间;对最优组分结构Ⅳ的主要力学性能进行回归分析,采用曲线参数估计法(Curve Estimation)进行拟合,结果表明对数曲线的拟合程度优于指数曲线的拟合程度。生产工艺参数对木质剩余物复合材料老化前后MOR、MOE、顺纹抗压强度、密度和24h吸水厚度膨胀率的保留率均有显著影响,综合考虑,最终确定最佳生产工艺参数为:热压温度190℃,施胶量14.0%,热压时间0.7min/mm.在经过紫外加速老化1000h和2000h后,未添加紫外线吸收剂的木质剩余物复合材料的表面出现了较为严重的开裂现象;添加紫外线吸收剂UV531的木质剩余物复合材料与未添加时相比,表面没有发现表层脱落现象,并且表面开裂的现象都有了明显的减轻。
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