高温热水处理对毛竹竹材性能影响的研究

摘要

本文以6年生毛竹竹材为研究对象，通过采用不同温度（120℃、140℃、160℃）和不同时间（60min、90min、120min）的高温热水处理工艺，分析不同工艺处理后毛竹竹材的主要化学成分、颜色、力学性能和尺寸稳定性的变化，以期探寻出高温热水处理工艺与竹片性能间的联系，获得适合于工业化生产和市场产品要求的最佳改性工艺。本文研究的主要结论为：　　（1）高温热水处理温度对竹材主要化学成分含量以及失重率影响显著，时间为非显著因素，并且由相关性分析中得出，失重率与综纤维素、α-纤维素呈显著相关。当处理温度在120～140℃时，α-纤维素和酸不溶木素的含量以及失重率逐渐增加，综纤维素略有降低；在140～160℃时，随着温度的升高和时间的延长，α-纤维素和综纤维素含量呈逐渐降低，而酸不溶木素的含量和失重率呈逐渐升高的趋势。　　随着处理温度的升高，羟基吸收峰、羰基吸收峰强度逐渐下降，纤维素无定形区内羟基的减少是竹材尺寸稳定性提高的主要原因。　　（2）随着高温热水处理温度和时间的提高，毛竹材的颜色逐渐向深咖啡颜色变化。未处理竹材的颜色为明黄色，120℃～140℃处理的竹材颜色向咖啡色靠近，而150℃时的竹材表面颜色为咖啡色，160℃时为深咖啡色。　　处理温度和时间对毛竹材颜色值L*、a*、b*和变色度△E*影响均比较显著；其中竹材的明度L*、红绿轴色度指数a*、黄蓝轴色度指数b*随着温度和时间的升高呈逐渐下降的趋势，而变色度△E*逐渐增加；由相关性可知：变色度△E*与综纤维素、α-纤维素呈显著负相关，与酸不溶木素的含量呈显著正相关。　　（3）竹材力学强度（除弹性模量）与综纤维素含量随温度和时间的延长呈逐渐降低的趋势，其中弦向抗弯弹性模量随着温度的增加逐渐降低然后基本保持不变再逐渐降低，在120℃～130℃温度区间时，竹材弦向抗弯弹性模量逐渐降低，在130℃～140℃温度区间时，竹材弦向抗弯弹性模量基本保持不变，在140℃～160℃温度区间时，竹材弦向抗弯弹性模量逐渐下降。　　高温热水处理温度和时间对竹材力学性能影响显著，其中处理时间对弹性模量影响不显著；由相关性得出竹材力学性能与综纤维素和a-纤维素均显著相关，与综纤维素密切相关。　　高温热水处理改性竹材力学性能的最佳工艺为：处理温度120℃，时间60min。　　（4）高温热水处理温度与时间对竹材平衡含水率影响显著，改性后的毛竹平衡含水率随着处理温度和时间的增加而逐渐降低，其中在120℃～140℃之间，平衡含水率下降不明显；在140℃～160℃之间，平衡含水率降低显著。处理温度和时间对竹材干缩率影响显著，随着处理温度和时间的增加，竹材的干缩率呈现逐渐下降的趋势，拐点出现在140℃。　　高温热水处理竹材尺寸稳定性的最佳工艺为：处理温度160℃，时间120min。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2木竹材改性研究

1.3国内外研究现状

1.4论文研究内容、技术路线及创新点

第二章 高温热水处理对毛竹竹材化学成分的影响

2.1试验材料与方法

2.2结果与分析

2.3小结

第三章 高温热水处理对毛竹竹材颜色的影响

3.1试验材料与方法

3.2结果与分析

3.3小结

第四章 高温热水处理对毛竹竹材力学性能的影响

4.1试验材料与方法

4.2结果与分析

4.3小结

第五章 高温热水处理对毛竹竹材尺寸稳定性的影响

5.1试验材料与方法

5.2结果与分析

5.3小结

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

个人简介

致谢