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单板条层积材(Parallel Strand Lumber,简称PSL)是由单板条涂胶后顺纹平行铺装热压而成的新型人造板材,是利用小径木和低等级单板生产高强度、大规格替代结构用建筑成材的一项重要成果,其具有材料利用率高、材质均匀、纹理美观、力学性能高、机械加工性能好等优点,可作为装饰和结构用材,主要应用在家具、地板、集装箱等领域,是一种重要结构性工程材料。竹材是中国的特色资源,其竹林面积、活立竹蓄积量和竹材年产量均居于世界之首,被誉为“第二森林资源”,与木材相比,竹子具有一次成林,长期利用,生长快,成材周期短等特点,竹材纤维长,一般相当于木材纤维的300-600倍,具有强度高,方向性明显等特点,是替代木质工程材料的较佳材料,因此以竹代木生产竹单板条平行层积复合材(Parallel Bamboo Strand Composite,简称PBSC)具有缓解木材资源供需矛盾日益尖锐的优势,近年来逐渐成为材料科学领域的研究热点,但其长时间暴露在室外,容易产生生物降解及存在火灾隐患等,影响了产品的使用价值和安全性。本研究针对PBSC制备工艺进行系统、深入的研究,主要利用正交实验法,考察竹单板条尺寸规格、胶液浓度、浸渍时间、胶黏剂种类等因素对PBSC物理力学性能的影响,并探讨其最佳的制备工艺;并在此基础之上,考察了硫酸铜、硫酸铝、水玻璃等不同处理方法对PBSC功能性改良和防护性的影响,旨在赋予PBSC足够的技术、经济优势,拓展其应用领域,并逐步发展成为木材工业的替代产品,实现“以竹代木”的理念。主要研究内容及结论如下:(1)通过对PBSC的制备工艺及力学性能的研究,采用正交实验法,考查了竹单板条原料规格尺寸、酚醛树脂和异氰酸酯两种胶黏剂溶液浓度及浸渍时间对PBSC物理力学性能的影响。结果表明:在实验范围内,PBSC物理力学性能随着胶黏剂溶液浓度增加而增强,酚醛树脂和异氰酸酯两种胶黏剂浓度为30%时PBSC力学性能均最佳,弹性模量分别为9780MPa和9840MPa,静曲强度分别为121.08MPa和124.34MPa,水平剪切强度分别为5.18MPa和5.21MPa,静曲强度和弹性模量达到相应国家标准GB/T20241-2006《单板层积材》结构用单板层积材100E优等品等级的规定值,水平剪切强度达到相应国家标准GB/T20241-2006《单板层积材》结构用单板层积材55V-74H等级的规定值;浸渍时间为60 min时,PBSC性能最佳;单板条的尺寸规格对PBSC静曲强度和弹性模量的影响不显著;酚醛树脂和异氰酸酯胶黏剂浸渍处理的竹单板条制备的PBSC物理力学性能无明显差异。(2)通过对防腐剂预处理PBSC力学及防腐性能的研究,探讨了不同硫酸铜溶液浓度和浸泡时间对PBSC的力学及防腐性能的影响。研究结果表明:与未处理试验组相比,随着防腐剂载药量的增加,经硫酸铜处理的PBSC抗白腐和褐腐性能增强,抗流失性能增加,虽然力学性能略有下降,但仍能达到相应国家标准GB/T20241-2006《单板层积材》结构用单板层积材100E优等品等级的规定值。经硫酸铜溶液处理的PBSC抗白腐和褐腐的研究结果表明,与未处理试验组相比,经硫酸铜溶液处理的未经处理的PBSC抗白腐和褐腐性能均有提高,其中,抗白腐性能提高了 57.1%,抗褐腐性能提高了 61.2%,均达到GB/T 13942-2009.《木材天然耐久能第1部分:天然耐腐性实验室试验方法》规定Ⅱ级耐腐。经硫酸铜预处理对PBSC的抗流失性能影响的研究,结果表明,随着载药量的增加,铜元素流失率减小,当硫酸铜溶液浓度为10.0%,浸泡时间为24h,载药量为7.76 Kg/m3时,铜流失率为13.52 ppm。经硫酸铜预处理对PBSC的力学性能影响的研究,结果表明,当硫酸铜溶液浓度为10.0%,浸泡时间为24h,载药量为7.76 Kg/m3时,PBSC内结合强度降低了 21.8%,静曲强度降低10.5%,弹性模量降低4.2%。(3)通过对阻燃剂预处理PBSC的力学及燃烧性能的研究,重点考察了水玻璃和硫酸铝溶液浓度、浸泡时间对PBSC的力学及燃烧性能的影响,结果表明:与未处理实验组相比,随着其载药量的增加,经水玻璃和硫酸铝处理PBSC的耐燃烧性能均增强,经水玻璃处理PBSC力学性能提高,经硫酸铝处理的PBSC的力学性能略有降低,但均能达到相应国家标准GB/T20241-2006《单板层积材》结构用单板层积材100E优等品等级的规定值。经水玻璃、硫酸铝预处理对PBSC的燃烧性能影响的研究,结果表明,随着载药量的增加,第二峰值出现的时间延后,热总释放量降低。水玻璃和硫酸铝对具有与市售阻燃剂同样的耐燃烧性能,能有效降低PBSC热释放速率和热释放总量,抑制竹材热解和降低有效燃烧热,并延后了第二pkHRR峰值的出现时间,降低了热总释放量,第二pkHRR峰值出现的时间越晚,耐燃烧性能越好,同时,硫酸铝和水玻璃处理的PBSC降低了热解速率和有毒烟气的释放,燃烧性能达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定B2级。经水玻璃、硫酸铝预处理对PBSC的力学性能影响的研究表明,与未处理实验组相比较,当水玻璃溶液浓度为15%、浸渍时间为48 h、载药量为7.88 Kg/m3时,PBSC内结合强度提高了 25.9%,静曲强度提高12.0%,弹性模量提高了 4.6%;当硫酸铝溶液浓度为15%、浸渍时间12 h、载药量为5.73 Kg/m3时,PBSC内结合强度降低了 32.5%,静曲强度降低13.7%,弹性模量降低5.1.%。