近来 ,依托较为丰富的木材资源 ,云南省的木地板行业得到迅速发展 ,1 997年木地板生产厂家已发展到二百余家 ,年生产能力已接近 2 0 0 0万 M2 ,产品在全国享有一定的声誉。木地板用材通常对材质要求较高 ,其气干
密度要求大于 0 . 60 g· cm-3 ,硬度要求大于60 MPa,且吸湿变形性不能过大。西南桦、柚木和花梨木等少数木材能够满足这些性能要求 ,因而倍受木地板生产厂家和用户喜爱。由于后两种木材的可采量较少 ,就迫使云南省当前的木地板用材主要依赖于西南桦 ,在1 997年生产的木地板中 ,用材为西南桦的就占了 90 % ,大量的采伐使得云南省保有的西南桦已接近采罄的边缘。与此同时 ,大量的速生和欠利用的杂木如冬瓜木、橡胶木等却尚未得到充分的利用。在这种情况下 ,对这些杂木进行密实化改性 ,提高其硬度等力学性能指标并降低其吸水性 ,将其用于木地板等制品的制造 ,对于提高木材利用效率、缓解木材供需矛盾和森林资源危机现状无疑具有重要的实用价值和科学意义。
1 实验材料及方法
1 . 1 实验材料
试材及试样 四种常见的云南本地木材分别为芸香木 ,M. fordianna Oliv,代号 A,气干密度 0 . 3 1 8g· cm-3 ;冬瓜木 ,A. nepalen-sis D. Don,代号 B,气干密度 0 . 455g·cm-3 ;枫木 ,L . formosana Hance,代号 F,气干密度 0 . 465g· cm-3 ;烟苞木 ,英文名不详 ,代号 YB,气干密度 0 . 473 g· cm-3 ;用于对比
的西南桦 ,B. alnoides,Buch. - Ham. ex D.Don,代号 C,气干密度 0 . 789g· cm-3 。按GB1 92 9- 91和 GB1 93 1 - 91的方法从板材上锯取并打磨制备试样 ,试样有两类 :1 .经过砂纸打磨制备的试样 ,其尺寸为 3 0× 2 0× 2 0 mm(测力学性能试样 )或 2 0× 2 0× 1 5mm(测含浸率试样 ) ;2 .质量控制在 0 . 5～ 1 . 0 g的外形不规则试样 (测吸水率试样 )。选择试样时注意 :(1 )从同一板材上锯取 ;(2 )其密度应接近平均密度 ;(3 )其外观应无明显的缺陷。
改性剂 所用改性剂均为化学纯或分析
纯试剂 ,改性单体苯乙烯 (ST)和甲基丙烯酸甲酯 (MMA) ,分别用碱洗和通过氧化铝柱的方法除去阻聚剂 ,引发剂为过氧化苯甲酰(BPO) ,电子束辐射敏化剂为氰尿酸三烯丙酯 (TAC)。
1 . 2 试验仪器及设备
减压浸渍系统 (自制 ) ,其真空度可控范围为 0 . 0 75～ 0 MPa,恒温可控范围为 2 0～80°C,控温精度为 0 . 5°C。KFG- 1型高频高压电子加速器 ,其加速电压为 3 Mev,束流量为 3 0 MA,载物小车速度为 0～ 2 5m· min-1 ,辐射剂量 (KGY)通过加速电压、束流及车速来调节 ,辐射真空度为 1 0 -5Pa。
1 . 3 实验方法
常压和减压浸渍 将试样在 50°C和设定的真空条件下减压处理 (减压浸渍 ) ,然后引入改性单体浸渍试样 ,在一定的时间后取出试样用滤纸沾干 ,用称重的方法测量试样的液体吸收率 (含浸率 ) :
p =mn - m0 / m0 × 1 0 0 %
式中 :
p——木材试样的液体吸收率 (含浸率 ) / %
m0 ——浸渍前木材试样的质量 / g
mn——浸渍后木材试样的质量 / g
辐射前热处理及电子束辐射 将已浸渍过的木材试样置于烘箱中 ,按一定的升温程序进行热处理 ,随后在 KFG- 1型高频高压电子加速器上按设定的辐射剂量进行辐射处理 ,在这些过程中取样测定改性剂在木材中的保持率和损失率 :
R =pi/ p0 × 1 0 0 %
r =1 0 0 % - R
式中 :
R,r——热或电子束辐射处理过程木材试样中改性剂的保持率和损失率 ,P0 ——热或电子束辐射处理前木材试样中改性剂的含浸率 ,Pi——热或电子束辐射处理后木材试样中改性剂的含浸率。
木材性能的测定 参照 GB1 92 9- 91和GB1 93 1 - 91的方法 (1 )密度 ,用天平测定试样的质量 ,用游标卡尺测定试样的体积并计算出试样的密度 ;(2 )抗压强度及断裂压缩率 ,用 MTS81 0 Material Test System(MTS)测定并记录压缩载荷～位移曲线 ,压缩速度设定为 1 mm· min-1 ,最大载荷设定为 50 0 0kg;(3 )硬度 ,试样尺寸为 3 0× 2 0× 2 0 mm(非标准试样 ) ,采用瑞士 Amsler木材力学试验机测定 ,其压头面积为 1 cm2 ,最大载荷为 40 0 0 kg;(4)吸水率 ,取 0 . 5～ 1 g木材试样 ,在室温的蒸馏水中浸泡一定时间后取出 ,用滤纸将试样表面的水滴沾干后称重并计算吸水率。
2 结果与讨论
2 . 1 木材的浸渍处理工艺
木材的密实化改性是将可聚合的高分子单体或 /和某些预聚物改性剂引入到木材内部 ,然后在加热和其它辐射的作用下使改性剂在木材原位发生反应而固化的过程 ,因而使改性液体浸入木材内部空隙并达到一定的量是木材实现密实化改性的基础。
木材是纤维素、半纤维素和木质素组成的一种多孔复合材料[1 -3 ],其浸渍过程是改性剂溶液在木材表面通过浸润、扩散逐步浸入木材内部甚至贯穿木材本体的过程。木材的密度主要取决于树种 ,它是木材内部纤维疏松程度 ,导管管径、细胞壁厚薄及细胞腔体积的综合反映 ,密度在一
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