纤维增强杨木重组木的性能研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liongliong487
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本论文对玻璃纤维增强后的杨木重组木的物理力学性能进行了研究。探究的内容主要分成以下3个方面:密度和玻璃纤维铺装结构对杨木重组木的力学性能影响;玻璃纤维铺装结构和玻璃纤维添加率对杨木重组木尺寸稳定性的影响;以及密度和玻璃纤维的增加对于杨木重组木表面动态润湿及疏液性的影响。试验探究了玻璃纤维铺装结构和密度这两个因素对于杨木重组木力学性能的影响。结果表明,玻璃纤维的添加能够显著提高杨木重组木的力学性能,玻璃纤维铺装结构的变化对杨木重组木的力学性能有着显著影响。单层玻璃纤维铺装试件对比未添加增强纤维的空白试件的力学性能有着明显提高。当玻璃纤维铺装层数增加到2层后,重组木各项力学性能继续增加,但是增加趋势减缓。当玻璃纤维铺装层数增加到3层后,试件的力学性能相比2层铺装试件出现了降低。当密度增加时,玻璃纤维增强杨木重组木静曲强度、弹性模量和冲击韧性呈增加趋势。随着密度的增加,玻璃纤维与杨木基材结合界面的胶合强度也开始提高,并在密度0.7g/cm~3时达到最高,随后呈减小趋势。密度能够显著影响玻璃纤维对杨木重组木力学性能的增强效果。试验发现,在较低密度时(0.6g/cm~3,0.7g/cm~3),玻璃纤维对于杨木重组木力学性能的增强效果要优于在高密度(0.8g/cm~3,0.9g/cm~3)时。从双因素方差分析可以看出,玻璃纤维铺装结构和密度对于杨木重组木静曲强度,弹性模量和冲击韧性的增强影响显著。在对静曲强度和弹性模量的增强影响中,玻璃纤维铺装结构和密度两因素间不存在显著交互影响。而在对冲击韧性增强影响中,玻璃纤维铺装结构和密度两因素间存在显著交互影响。试验探究了玻璃纤维铺装结构和玻璃纤维添加率这两个因素对于杨木重组木尺寸稳定性能的影响。试验对试件的吸水厚度膨胀率、吸水率、吸水线性膨胀率、气候厚度膨胀率和气候线性膨胀率这几个参数进行了测试。结果表明,玻璃纤维的添加能够有效抑制杨木重组木的吸湿膨胀,提高尺寸稳定性能。当提高玻璃纤维铺设层数时,吸水厚度膨胀率呈现减少趋势。吸水时间在2小时时,玻璃纤维对于材料吸水膨胀抑制效果要优于24小时。随着玻璃纤维添加率从0%增加到6%,重组木的2小时吸水厚度膨胀率和24小时吸水厚度膨胀率也随之减少,并在6%时达到最低。当玻璃纤维添加率继续增加,吸水厚度膨胀率开始增加。当玻璃纤维添加层数和玻璃纤维添加率提高时,木材吸水率出现降低趋势。随着玻璃纤维添加层数的增加,重组木纵向线性膨胀率变化微小,而横向线性膨胀率有显著减少。随着玻璃纤维添加率的增加,添加率分别在4.5%和6%时,对横向线性膨胀率的抑制效果最佳。随着玻璃纤维添加层数的增加,重组木气候厚度膨胀率和线性膨胀率呈减少趋势。玻璃纤维添加层数在2层时,增强效果最佳。随着玻璃纤维添加率的增加,重组木气候厚度膨胀率和线性膨胀率呈减少趋势,并在添加率4.5%时,达到最低。试验研究了密度和玻璃纤维的添加这两个因素对杨木重组木的表面润湿及疏液性能的影响,采用了水和环氧树脂作为试验液体。试验利用动态接触角模型对接触角随时间增加的变化情况进行了拟合,并通过拟合函数得出的液体在表面铺展和渗透的速率来反映表面润湿及疏液性能的高低。试验结果发现,随着密度的增加,杨木重组木表面动态润湿性呈降低趋势,疏液性能也更高。且水相比于环氧树脂在杨木重组木表面的铺展渗透速率更高,润湿性更高。对玻璃纤维增强杨木重组木空白处和玻璃纤维与杨木基交界处两种不同表面的动态接触角进行了分析,发现水和环氧树脂在玻璃纤维与杨木基交界处的表面动态润湿性相比在空白处表面动态润湿性均有显著降低,疏液性能显著增强。表明玻璃纤维的添加能够在一定程度改善杨木重组木表面的疏液性能。
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