巨尾桉木纤维及木材表面状态对胶合性能的影响研究

摘要

巨尾桉(Eucalyptus grandis x E.urophylla）是广西人工林大面积种植的桉树树种之一，具有优良的特性，进一步研究巨尾桉木材性质与胶合特性及其相互关系，对于提升木材及其胶合产品质量具有重要的意义。本试验对巨尾桉木材的纤维形态指标、部分木材力学强度指标及不同组坯和不同表面粗糙度木材单板的胶合强度进行研究，并表征胶合界面化学性质的变化，探讨材性、表面处理及组坯方式与胶合性能之间的关系机制，研究结果如下:
　　(1)3年生、5年生、7年生巨尾桉木材纤维长度平均值分别为824.50μm、878.40μm、911.00μm;纤维宽度平均值分别为17.36μm、17.93μm、17.56μm;纤维长宽比平均值分别为47.38、49.44、52.59;纤维双壁厚平均值分别为6.87μm、7.10μm、7.48μm;纤维腔径平均值分别为10.49μm、10.82μm、10.08μm;纤维壁腔比平均值分别为0.696、0.692、0.82;
　　(2)3年生、5年生、7年生巨尾桉木材的顺纹抗压强度平均值分别为48.83MPa、57.48MPa、60.16MPa;抗弯强度平均值分别为88.79MPa、99.62MPa、105.98MPa;抗弯弹性模量平均值分别为8888.26MPa、10300.79MPa、11324.64MPa;冲击韧性平均值分别为31.30kJ/m2、40.38kJ/m2、44.73kJ/m2;单板胶合强度平均值分别为0.98MPa、1.04MPa、1.11MPa，其单板的胶合强度以及上述指标都随着树龄的增加而增加;
　　(3)巨尾桉木材单板松面润湿性中，320目最差，36目最好;单板紧面的表面润湿性中，未处理组最差，36目最好;目数、面*目数交互作用的情况下对巨尾桉木材单板表面初始接触角、平衡接触角都具有显著性影响，而面对单板表面初始接触角、平衡接触角的影响都不显著;单板松面初始接触角的均值大于紧面，紧面平衡接触角的均值大于松面;
　　(4)巨尾桉木材单板松面、紧面的横纹与顺纹的Ra、Ry、Rz值都随着砂纸目数的增大逐渐减小;方差分析结果中，面、目数都对Ra、Ry、Rz值具有显著性影响，而面*目数交互作用对3个值的影响都不显著;不同表面多重检验结果中，松面顺纹与横纹的Ra、Ry、Rz的均值都大于紧面;且三个因素的排序都满足:36目处理组＞未处理组＞100目＞320目＞600目＞1000目＞1500目;
　　(5)三层胶合板湿板胶合强度中，1500目处理组最大，36目处理组最小;干板胶合强度中，100目处理组最大，36目处理组最小;紧面×紧面组坯的湿板胶合强度中，未处理组最大，320目处理组最小;不同表面处理对紧面×紧面、紧面×松面、松面×松面三种组坯方式以及三层胶合板的干、湿态胶合强度都有显著性影响;两层胶合板胶合强度综合分析中，组坯、目数、组坯*目数交互作用3种情况下对湿态与干态胶合强度都具有显著性影响;湿态胶合强度中，均值大小为:紧面×紧面＞紧面×松面＞松面×松面;干态胶合强度中，均值大小为:紧面×紧面＜紧面×松面＜松面×松面;
　　(6)不同树龄桉木之间的成分含量差异不大，热压胶合过程中，脲醛树脂与单板表面的纤维素、半纤维素、木质素都发生化学反应，形成胶合作用。木质素特征峰强弱受压力影响较明显，不同表面处理对桉木表面官能团影响不大，但是与未处理组相比，波数在3338cm-1附近的羟基吸收振动峰发生向左偏移;在波数3447cm-1附近，320目处理组特征峰最强。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 木材纤维特性的研究

1．3．2 木材物理力学性质以及胶合强度研究

1．3．3 表面粗糙度对物理界面特性以及胶合强度影响的研究

1．3．4 胶合理论以及界面化学性质的研究

1．4 研究目的意义和主要研究内容

1．4．1 研究目的意义

1．4．2 主要研究内容

1．4 技术路线

第二章 不同树龄巨尾桉纤维形态及其变异

2．1 试验材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 纤维长度的尺寸以及变异

2．2．2 纤维宽度的尺寸以及变异

2．2．3 纤维长宽比以及变异

2．2．4 纤维双壁厚的尺寸以及变异

2．2．5 纤维腔径以及变异

2．2．6 纤维壁腔比以及变异

2．3 本章小结

第三章 木材力学性能和胶合强度及其材性关系分析

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 木材力学性能

3．2．2 胶合强度

3．2．3 单板表面物质红外分析

3．3 相关性分析

3．3．1 纤维形态指标与胶合强度的相关性

3．3．2 木材力学强度与胶合强度的相关性

3．4 本章小结

第四章 不同砂光处理和组坯的单板胶合性能分析

4．1 试验材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验设备

4．1．3 试验方法

4．2 试验结果与分析

4．2．1 巨尾桉木材单板不同等级处理表面粗糙度

4．2．2 巨尾桉木材单板不同表面处理粗糙度方差分析结果

4．2．3 粗糙度对三层胶合板胶合性能的影响

4．2．4 粗糙度及组坯结构对两层胶合板胶合性能的影响

4．2．5 粗糙度与组坯方式对两层胶合板胶合强度影响的综合分析

4．3 本章小结

第五章 表面处理对胶合性能的影响机制分析

5．1 试验材料与方法

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验设备

5．1．3 试验方法

5．2 试验结果与分析

5．2．1 接触角结果与分析

5．2．2 材料表面及界面形貌特征

5．2．3 胶合界面红外分析

5．4 本章小结

第六章 结论与讨论

6．1 结论

6．1．1 纤维形态

6．1．2 力学性能及胶合强度

6．1．3 润湿性与粗糙度

6．1．4 胶合强度与红外分析

6．2 讨论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文