樟子松木材压力高温热处理工艺及材性研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:congyuantao
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我国森林资源不足、人口众多。对木材进行功能性改良是缓解木材供需矛盾的有效手段,而对木材进行压力高温热处理是充分利用资源、提高木材综合利用率的重要途径之一,也符合人们追求自然、舒适且视觉效果佳的生活环境的要求。本论文系统的研究了压力高温热处理樟子松木材的工艺及性能,研究了不同处理温度(200℃、225℃、250℃)、不同处理压力(0.20MPa、0.40MPa、0.60MPa)、不同处理时间(4h、6h)、不同试件厚度(15mm、20mm)、弦切和径切(弦切、径切)这五个因素对樟子松木材材性的影响,从而设计出针对不同用途的压力高温热处理工艺。在相关文献和前期大量预备试验的基础上,共进行了45种不同的工艺条件进行处理,研究了各主要工艺参数对樟子松木材各项性能的影响,测定了压力高温热处理材及对应的对照材的相关性能,通过分析,研究结果如下:(1)从樟子松木材的颜色角度分析:温度、压力、弦切与径切是影响颜色参数L~*、a~*、b~*和总色差ΔE的主要因素。温度越高、压力越大,颜色越深。最佳的处理工艺条件为:处理温度250℃、处理压力0.60MPa、处理时间4h、试件厚度15mm或20mm的弦切试件。(2)从樟子松木材的物理性质角度分析:温度是影响樟子松木材的密度、吸水率、所有湿涨率和干缩率的显著性因素。压力是影响密度、弦向线湿涨率、体积湿涨率的显著性因素。弦切与径切是影响樟子松木材的吸水率、径向线湿涨率、径向干缩率的显著性因素。时间、厚度都是非显著性因素。在本试验采用15mm、20mm厚度的试件条件下,最佳的工艺条件是:处理温度225℃、处理压力0.40MPa,处理时间4h。(3)从樟子松木材的力学性质的角度分析:温度对樟子松木材的处理材的最大弯曲力、W=12%时的弯曲强度、W=12%时的弯曲模量、冲击韧性而言都是非显著性因素,但是与对照材相比,温度影响很大。从22℃→250℃时,最大弯曲力总计下降了39.17%,W=12%时弯曲强度总计下降了46.55%,W=12%时弯曲模量总计下降了25.79%,冲击韧性总计下降了41.10%。压力是影响樟子松木材的弯曲强度和弯曲模量的显著性因素,0.20MPa最优。处理4h显著优于处理6h。厚度影响很小。最佳的工艺条件是处理温度为200℃、处理压力为0.20MPa,处理4h,15mm或20mm厚度的弦切试件。力学性能损失最大的工艺条件是处理温度为250℃、处理压力为0.60MPa,处理6h的弦切试件。(4)从樟子松木材的接触角方面分析:0秒~60秒,樟子松木材经压力高温热处理后,与对照材相比,接触角总体趋势是减小的,即处理材的表面自由能增加,润湿性变好。在250℃、0.20MPa条件下处理的樟子松木材的接触角最小,即润湿性最好。(5)综合起来分析,最佳的工艺条件是处理温度为225℃、处理压力为0.40MPa、15mm或20mm厚度的弦切试件。樟子松木材经过压力高温热处理后,其尺寸稳定性和润湿性能都得到较大的提高,力学性能有不同程度的下降,另外,本文通过傅立叶变换红外光谱图定性分析了压力高温热处理材其内部结构的变化情况,为今后深入研究提供了一定的依据。
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