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木材仿生超疏水功能化修饰研究进展?

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.14.002

超疏水现象广泛存在自然界中，由于具有特殊的疏水及自清洁性能，在材料仿生构建领域引起了国内外学者的高度关注。木材仿生超疏水功能化修饰，能有效隔离水分与木材的接触，在木材及其产品室外长久利用、复杂高湿环境利用方面意义重大。从自然界超疏水现象与疏水理论基础出发，重点综述了木材超疏水仿生构建的主要方法，并对超疏水木材的性能进行探讨，提出了木材超疏水处理亟待解决的难题。

关键词: 超疏水木材 , 仿生构建 , 水滴接触角 , 表面特性

麦秸/木材均质复合无机碎料板的阻燃性能研究

潘亚鸽 , 朱凌波 , 唐钱 , 黄清华 , 卢立 , 郑霞 , 李新功

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.05.030

以镁系无机胶粘剂和均匀混合的麦秸和木材碎料为原料,采用热压工艺,制备麦秸/木材均质复合无机碎料板.利用导热系数测定仪、锥形量热仪对比研究了普通有机胶粘剂胶合麦秸板、麦秸无机碎料板、木材无机碎料板以及麦秸/木材均质复合无机碎料板的阻燃抑烟性能.结果表明,与普通有机胶粘剂胶合麦秸板相比,无机胶粘剂能显著降低板材的热释放和烟释放;麦秸/木材均质复合无机碎料板的热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟生成速率(SPR)、总烟生成量(TSP)和质量损失均高于麦秸无机碎料板而低于木材无机碎料板,点燃时间(TTI)小于麦秸无机碎料板而大于木材无机碎料板,麦秸/木材均质复合无机碎料板具有良好的阻燃抑烟性能.

关键词: 麦秸 , 木材 , 无机胶黏剂 , 均质碎料板 , 阻燃抑烟

桉木单板贴面无机桉木碎料板制备及性能

乔建政 , 陈茂 , 李新功 , 钟文泉 , 符彬 , 潘亚鸽

硅酸盐通报

以桉木单板和无机胶黏剂为原料对桉木碎料板进行贴面处理,研究了施胶量、成型压力、脱模养护时间对桉木碎料板弯曲性能的影响以及贴面处理对板材阻燃性能的影响.结果表明:施胶量、成型压力和脱模养护时间对木单板贴面桉木碎料板弯曲性能影响均显著.随着施胶量的增加,板材的静曲强度和弹性模量均先增大后减小,施胶量为320 g/m2时板材静曲强度和弹性模量分别达到最大值35.26 MPa和3863 MPa;随着成型压力的增加,板材的静曲强度和弹性模量也都先增大后减小,成型压力为1.5 MPa时,板材的静曲强度和弹性模量分别达到最大值35.37 MPa和3900 MPa;随着养护时间的增加,板材的静曲强度和弹性模量逐渐增大.养护3周后板材静曲强度和弹性模量基本趋于稳定.贴面处理使板材前期的热释放速率和热释放总量增大,阻燃性能降低.150 s后,基本表现出桉木碎料板贴面前的阻燃性能.

关键词: 桉木单板 , 无机胶黏剂 , 无机桉木碎料板 , 贴面 , 性能

竹纤维/聚乳酸复合材料自然老化性能研究

李新功 , 郑霞 , 吴义强 , 陈卫民 , 凌启飞

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.11.002

采用氢氧化钠(NaOH)+异氰酸酯(MDI)处理的界面调控方法对竹纤维/聚乳酸复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸复合材料.利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、凝胶渗透色谱及扫描电镜等分析手段研究了竹纤维/聚乳酸复合材料的自然老化性能.研究发现,自然老化过程中,在水、光、热和氧的协同作用下,复合材料中的聚乳酸分子不断产生水解,分子链断裂,分子量减小,聚乳酸由一定的结晶态逐渐转变为无定形态,结晶度减小,聚乳酸自身强度不断下降,聚乳酸与竹纤维的粘结力不断降低,二者接合界面被破坏,复合材料质量不断减少、力学性能不断下降.老化137d后,复合材料表面出现明显的裂纹,拉伸强度和冲击强度分别降低了69.6％和75.8％.竹纤维/聚乳酸复合材料自然老化较严重,需要采用一定的技术手段进一步改善复合材料户外使用性能.

关键词: 竹纤维 , 聚乳酸 , 复合材料 , 自然老化

无机麦秸碎料板制备及性能?

符彬 , 李新功 , 潘亚鸽 , 郑霞 , 吴义强 , 钟文泉

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.01.023

以麦秸碎料和无机胶粘剂为主要原料,通过冷压成型工艺制备无机麦秸碎料板,研究了胶草比及板材密度对板材性能的影响,并通过 X 射线衍射仪、热重分析仪及扫描电镜等仪器分析了胶草比及板材密度对无机麦秸碎料板性能影响机制。结果表明,胶草比增加,麦秸碎料对无机成分水化反应的“隔阻”效应减弱,水化反应速度加快,反应更完全,结晶更完整,胶凝材料生成量增加,板材 IB 增大,TS 减小,MOR 和MOE先增大后减小。胶草比增大,麦秸碎料在板材中的分布均匀性增加,界面接合性能变好,界面摩擦阻力增大,板材力学性能变好,热稳定性增加。板材密度增加可以促进并加速无机成分水化反应,胶凝材料生成量增加,板材MOR、MOE及IB增大,而 TS减小。密度增大板材密实度增加,无机胶粘剂各晶相颗粒间的相互作用增强,界面摩擦阻力及热运动阻力增大,板材力学性能变好,热稳定性增加。

关键词: 无机麦秸碎料板 , 胶草比 , 密度 , 物理力学性能

竹纤维增强聚乳酸复合材料热老化性能

李新功 , 郑霞 , 吴义强 , 李贤军

复合材料学报

采用氢氧化钠和异氰酸酯处理的界面调控方法对竹纤维(BF)增强聚乳酸(PLA)复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备BF/PLA复合材料.利用FTIR、XRD、凝胶渗透色谱及SEM等分析手段研究了BF/PLA复合材料热老化性能.研究发现:热老化过程中PLA分子链中的C=O不断水解,分子链的C—O断裂生成聚合度更低的小分子量的PLA,PLA结晶度减小,PLA与BF的接合界面被破坏,拉伸强度和冲击强度随老化时间的增加逐渐降低.BF/PLA复合材料在80℃热老化16天后拉伸强度和冲击强度分别降低了75％和77.6％,在100℃热老化32h后拉伸强度和冲击强度分别降低了80.3％和83.4％.温度对BF/PLA复合材料老化影响显著,温度越高,老化速度越快.

关键词: 竹纤维 , 聚乳酸 , 复合材料 , 力学性能 , 热老化

竹纤维/聚乳酸可生物降解复合材料自然降解性能

郑霞 , 李新功 , 吴义强 , 李贤军

复合材料学报

通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸(BF/PLA)可生物降解复合材料.利用X射线衍射(XRD)、凝胶渗透色谱(GPC)、三维视频显微镜及扫描电镜(SEM)等分析手段研究了BF/PLA复合材料自然降解性能.研究结果表明:BF/PLA复合材料自然降解过程中BF首先降解,PLA逐步分层缓慢降解,复合材料质量逐渐减少;PLA分子链上酯基与水反应,分子链不断断裂,结晶度减小,平均分子量降低,分子量分布变窄;复合材料颜色变深,表面变得粗糙不平,部分裸露的BF清晰可见,其拉伸强度和冲击强度逐渐下降.12个月后,BF/PLA复合材料质量损失率达到8.87％,PLA重均分子量降低了25.9％,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别降低了44.0％和43.8％.BF/PLA可生物降解复合材料在土壤中的自然降解效率较低.

关键词: 竹纤维 , 聚乳酸 , 复合材料 , 力学性能 , 自然降解

天然钙镁矿物质粉填充竹木复合材料热裂解性能

陈卫民 , 李新功 , 吴义强 , 袁光明 , 符彬

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140529.001

制备了不同天然钙镁矿物质粉填充量的竹木复合材料,采用热重(TG)分析、裂解-气相色谱-质谱联用(PY-GC/MS)、Li Chung-Hsiung积分法与Malek法研究了天然钙镁矿物质粉填充竹木复合材料的热裂解性能及热裂解动力学,并建立了天然钙镁矿物质粉填充竹木复合材料的热裂解模型.结果表明:天然钙镁矿物质粉热裂解时能够吸收周围的热量,产生的自由基抑制剂和难热裂解的CaO与MgO都能够抑制竹木复合材料的热裂解;裂解产物中,CO、CO2及单苯环类芳香族化合物的含量与未填充竹木复合材料的相比均有所降低,脂肪族化合物含量有所增加.未填充竹木复合材料的热裂解反应模式为随机核化,每个粒子有1个核;天然钙镁矿物质粉填充竹木复合材料的热裂解反应模式为相界反应、球形对称.

关键词: 天然矿物质粉 , 竹木复合材料 , 热裂解 , 热裂解动力学 , 热裂解模型

无机杨木刨花板制备及性能

陈茂 , 李新功 , 潘亚鸽 , 唐钱 , 朱凌波

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151012.002

以杨木刨花和无机胶黏剂为主要原料,通过冷压成型工艺制备了无机杨木刨花板,研究了不同施胶量和密度对无机杨木刨花板物理力学性能的影响,通过XRD和SEM分析了不同施胶量及密度对无机杨木刨花板性能的影响机制,同时通过锥型量热仪分析了无机杨木刨花板的阻燃抑烟性能.结果表明:一方面,随着施胶量增大,无机杨木刨花板静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)先增大后减小,同时,内结合强度(IB)逐渐增大,24 h吸水厚度膨胀率(TS)逐渐减小.施胶量为57％时MOR和MOE分别达到最大值21.5 MPa和4 360 MPa,施胶量为65％时IB达到最大值2.61MPa,24 h TS达到最小值3.36％.随着施胶量增大,燃烧的峰值热释放速率(HRR)降低,HRR到达峰值的时间推迟,总热释放量(THR)和总生烟量(TSP)减少.另一方面,随着密度增大,MOR、MOE均逐渐增大,IB先增大后减小,24 h TS先减小后增大,无机杨木刨花板密度为1.1 g/cm3时IB达到最大值3.54 MPa,24 h TS达到最小值3.99％.

关键词: 无机杨木刨花板 , 施胶量 , 密度 , 物理力学性能 , 阻燃抑烟

麦秸/木材均质复合无机碎料板的制备及其性能

潘亚鸽 , 朱凌波 , 唐钱 , 黄清华 , 李新功

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.04.007

以麦秸、木材和环保阻燃无机胶黏剂为主要原料,通过麦秸和木材碎料均匀混合的方式,采用热压工艺制备麦秸/木材均质复合无机碎料板,研究了麦秸与木材的配比、施胶量、热压时间和热压温度对板材性能的影响,并通过X射线衍射仪、扫描电镜分析了其对板材性能的影响机制..结果表明,随着麦秸与木材配比减小,板材静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)和内结合强度(IB)逐渐增大,2h吸水厚度膨胀率(TS)逐渐减小,优选配比为m(麦秸):m(木材)=4:6.随着施胶量的增大,板材的MOR、MOE先增大后减小,IB逐渐增大,TS逐渐减小.施胶量为63％时,板材的MOR、MOE分别达到最大值15.5 MPa、3 110 MPa,此时,IB、TS分别为0.47 MPa、5.5％.随着热压温度的升高和热压时间的延长,板材的MOR、MOE、IB逐渐增大,TS逐渐减小.热压温度和热压时间分别为100℃、30 min时,MOR、MOE、IB分别达到最大值(16.8MPa、3 350 MPa、0.56 MPa),TS达到最小值(3.5％).优化制板工艺为m(麦秸)∶m(木材)=4:6,施胶量63％,热压时间30 min,热压温度100℃.

关键词: 麦秸 , 木材 , 均质复合 , 无机碎料板 , 物理力学性能 , 优化工艺

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