高温热处理竹材动态粘弹性研究

摘要

本研究利用动态热机械分析仪（强迫非共振法），研究了不同竹龄、部位和竹壁部位对毛竹动态粘弹性的影响:并在不同频率下进行温度谱扫描，比较了不同工艺下毛竹动态力学性能的差异;在恒定温度为35℃，测试时间为550min的条件下研究不同热处理竹材的储存模量E′、损耗模量E″和损耗因子tanδ在中的变化情况，探究测试时间对不同热处理毛竹材动态粘弹性质的影响及其机理，并运用X射线衍射仪、傅立叶红外光谱仪、TG/DSC综合热分析仪等辅助设备，研究了竹材高温热处理机理。得出如下主要结论:　　 (1)储存模量和损耗模量均随着竹龄的增加而增大，而损耗因子随着竹龄的增大而减小;储存模量和损耗模量均随着高度的增加而降低，而损耗因子随着高度的增大而减小;储存模量和损耗模量沿着竹壁径向，由内而外依次增大，即靠竹青部分大于靠竹黄部分，而损耗因子由内而外依次减小，即靠竹黄部分大于靠竹青部分。　　 (2)在相同测试温度和频率下，对照材的损耗模量大于热处理材:损耗峰在高温区向右移，并且出现了α力学松弛过程。　　 (3)不同频率之间储存模量并没有明显的差异，曲线几乎重叠在一起。试材的损耗模量随着测量频率的增加而降低。　　 (4)在35℃恒定温度条件下，测定时间550min的过程中不同热处理竹材的储存模量E'、损耗模量E"和损耗因子tanδ下降幅度不大。　　 (5)毛竹对照材和热处理材的气干密度均与25℃下测得的储存模量、损耗模量线性呈正相关而与损耗因子不存在线性相关性。　　 (6)与对照材相比，热处理毛竹002晶面角度均增大，随着热处理温度的升高，高温热处理竹材纤维素002晶面角度呈现增大的趋势。羟基和羰基数目减少，吸湿性降低，84.2℃～220℃范围内，降解速度缓慢。在220℃～400℃温度范围内，发生明显的降解，是构成毛竹储存模量下降的重要因素。竹材在280℃附近发生玻璃化转变。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 高温热处理竹材的研究动态

1．3 竹材动态粘弹性的研究概况

1．3．1 竹材的动态粘弹性及其测定方法

1．3．2 竹材构造对其动态粘弹性影响的研究

1．3．3 物理处理前后竹材动态粘弹性的研究

1．3．4 目前存在的问题及展望

1．4 研究内容、研究方法、技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 技术路线

1．5 研究特色与创新之处

2 高温热处理毛竹材动态粘弹性研究的实验基础

2．1 竹材动态粘弹性测试基本原理

2．2 高温热处理前后竹材动态粘弹性测试方法

2．2．1 动态热机械分析仪基本参数(Q800)

2．2．2 夹具类型(或形变模式)的选择

2．2．3 试样制备要求

2．2．4 实验操作模式的选择及应变的确定

2．2．5 扫描方法

2．3 试验材料选择依据

3 竹材动态粘弹性与竹材构造的关系研究

3．1 实验材料

3．2 试验设备

3．3 实验方法

3．3．1 试材的锯解方法

3．3．2 竹龄对竹材动态粘弹性的影响试样制备方法

3．3．3 竹材部位对其动态粘弹性的影响试样制备与方法

3．3．4 竹壁部位对其动态粘弹性研究的试样制备与方法

3．3．5 动态粘弹性实验方法

3．4 实验指标

3．5 实验结果与分析

3．5．1 竹龄对竹材动态粘弹性的影响

3．5．2 竹材部位对其动态粘弹性的影响

3．5．3 竹壁部位对其动态粘弹性的研究

3．6 结论

4 热处理温度对毛竹动态粘弹性生的影响研究

4．1 实验材料

4．2 实验设备

4．3 实验方法

4．3．1 试样的锯解

4．3．2 对照试样的干燥

4．3．3 高温热处理试样的制备及测试

4．4 实验结果与分析

4．4．1 不同热处理工艺对竹材储存模量的影响

4．4．2 不同热处理工艺对竹材损耗模量的影响

4．4．3 不同热处理工艺对竹材损耗因子的影响

4．4．4 频率对毛竹动态粘弹性的影响

4．5 结论

5 热处理前后毛竹动态粘弹性的时间谱

5．1 材料与方法

5．1．1 试样制备

5．1．2 动态粘弹性能时间谱测定

5．2 结果与分析

5．2．1 恒温过程的储存模量时间谱

5．2．2 恒温过程的损耗模量时间谱

5．2．3 恒温过程的损耗正切时间谱

5．3 小结

6 气干密度与竹材动态粘弹性相关性研究

6．1 试验材料

6．2 试验设备

6．3 试验方法

6．3．1 动态粘弹性试样制备与测试方法

6．3．2 试样气干密度测试方法

6．4 结果与分析

6．4．1 对照材气干密度与动态粘弹性相关性研究

6．4．2 160℃热处理材的气干密度与动态粘弹性相关性研究

6．4．3 180℃处理材气干密度与动态粘弹性相关性研究

6．4．4 200℃热处理材的气干密度与动态粘弹性相关性研究

6．5 小结

7 竹材热处理机理的研究

7．1 高温热处理竹材结晶度研究

7．1．1 材料与方法

7．1．2 试验设备

7．1．3 结果与分析

7．1．4 小结

7．2 不同热处理工艺条件下毛竹材红外光谱分析

7．2．1 材料与方法

7．2．2 试验设备

7．2．3 结果与分析

7．2．4 小结

7．3 6年生毛竹热重(TG)——示差扫描量热法(DSC)综合分析

7．3．1 材料与方法

7．3．2 试验设备

7．3．3 结果与分析

7．3．4 小结

8 结论

参考文献

致谢