毛竹材流变学特性变化规律研究

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:helloMrFat
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本研究以毛竹为原料,采用排水法测定不同竹龄毛竹的基本密度,采用硫酸木质素(Klason木质素)定量法测定毛竹木质素含量,采用X射线衍射(XRD)法测试毛竹纤维素结晶度,采用动态热机械分析(DMA)技术测定毛竹的玻璃化转变温度,总结与分析了各项指标的变异规律,根据基本密度数据、木质素含量数据、结晶度数据与玻璃化转变温度数据,利用有序聚类最优分割法界定毛竹幼龄材与成熟材的年龄划分界限。根据划定的毛竹幼龄材年限范围,并利用动态热机械分析仪(DMA-Q800)对幼龄材阶段毛竹进行弯曲动态黏弹性(E′、E〞、tanδ)和蠕变性能测试,探究幼龄材阶段毛竹的流变学变化特性。得到以下结果:(1)毛竹基本密度随年龄的增长呈增长的趋势;毛竹径向部位基本密度的变化为竹青最大,竹黄次之,竹肉最小;毛竹纵向部位基本密度的变化为上部最大,中部次之,下部最小。(2)随竹龄的增长,木素含量趋向增长的趋势;纵向部位木素含量变化无明显规律;径向部位变化为由外至内呈逐渐减小的趋势。(3)结晶度随竹龄的变化为竹肉与竹黄1年生至2年生之间的结晶度有明显的下降,竹青只出现极小幅度的下降,之后各部分均呈现先升后降的波动;纵向部位结晶度的变化无明显规律;径向部位结晶度的变化趋势为由内而外逐渐增大。(4)玻璃化转变温度1年生至2年生之间明显下降,随后随竹龄增长呈波动变化趋势;沿纵向高度上,无统一的变化规律;沿竹壁径向上,由外到内呈逐渐减小的趋势。(5)综合各项相关指标,利用有序聚类最优分割法,得到幼龄材与成熟材的年龄界限为5a。(6)不同竹龄的毛竹储存模量随温度的升高而呈下降的趋势,损耗模量与损耗因子随温度的升高而增大,峰值之后随温度的增长而逐渐降低。不同竹龄的毛竹,储存模量与损耗模量随竹龄的增加呈增长的趋势。沿纵向高度上,储存模量与损耗模量随高度的增长而增大;储存模量与损耗模量沿径向上,从内到外模量值呈现增长的趋势,损耗因子由外至内依次增大,。随着频率的升高,储能模量随之小幅增大;损耗模量与损耗因子随着频率的升高反而降低。(7)勃格四元件模型可以有效地拟合短期蠕变,决定系数均大于0.99;相同高度与相同径向部位的竹材起始的蠕变柔量,随着竹龄的增长,其有逐渐降低的趋势;沿竹材径向上,由内至外抗蠕变能力逐渐增强;温度显著地影响蠕变特性,随温度的升高蠕变逐渐增大,低温时弹性应变占主要比重,随温度升高粘性应变快速增长,其所占比重逐渐增大。
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