热处理对竹基纤维复合材料性能影响研究

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  摘要:随着科学技术的不断发展,热处理工艺水平逐渐提升,应用这一工艺于竹基纤维复合材料,能够对其起到性能优化的作用,进而能够扩大竹基纤维复合材料应用范围。本文首先简要介绍热处理,然后通过实验分析的方式掌握热处理对竹基纤维复合材料性能影响。
  关键词:热处理;竹基纤维复合材料;性能;影响分析
  前言:
  近年来,竹基纤维复合材料取得良好的应用效果,材料使用者对材料色泽度、力学性能给予良好评价,然而这与热处理工艺存在直接联系,基于此,本文对该论题展开分析,以便為相关研究人员提供思路,不断丰富热处理工艺的实践经验。
  1热处理基本介绍
  热处理指的是,材料性能改进的良好方法,这一工艺适用于竹材行业,它能够起到颜色加深、尺寸稳定的良好效果。受热材料自身特征影响,消费者为满足装饰方面的颜色需要,大量应用热处理后的竹基纤维复合材料,以此营造预期的装饰氛围。
  热处理工艺不同于传统工艺,它属于新兴工艺的一种,具有短时、材料完整性保证、形状维持等优点,通过影响竹基纤维复合材料性能来增强这类材料在市场中的竞争实力。下文组织实验活动,以此分析热处理对竹基纤维复合材料性能影响。
  2实验准备
  2.1材料及设备
  准备实验所需的毛竹、酚醛树脂胶黏剂、卧式碳化炉,其中,毛竹参数为:毛竹年龄为四年,竹壁厚0.9cm,胸径11cm;酚醛树脂胶黏剂黏度40.8cps,PH值为10.65,游离醛0.09%;卧式碳化炉直径1100mm,容积5.8m3,设计压力为0.65Mpa,设计温度为165℃。
  2.2实验方法
  设置热处理参数:蒸汽压力为0.39MPa时,热处理时间分别设置为100min、150min、170min;热处理时间为150min时,蒸汽压力设置为0.30MPa、0.35MPa、0.40MPa。
  准备实验材料:分别浸泡热处理前后的酚醛树脂胶黏剂,浸泡时间分别为7min,合理控制施胶量、称料量,按照纹络方向有序铺装,在此期间,坚持对称原则[1]。
  测试材料性能:测试内容具体包括材料颜色、尺寸稳定性、力学性能,对比分析热处理前后材料间在上述指标间的差异。
  3结果分析
  实验测试结束后,应用标准色度学理论以及分光测色仪测定热处理后不同材料的颜色变化;参照、相关方法检测热处理后不同材料尺寸稳定性变化以及力学性能变化。最后针对实验数据利用SPSS18.0准确分析,得出如下的实验结果。
  3.1竹基纤维复合材料颜色方面的影响
  实验活动中应用酚醛树脂胶黏剂,胶黏剂热处理过后,使材料颜色在原有色调基础上再次加深,其中,纤维化竹单板颜色呈浅咖啡色,竹基纤维复合材料颜色变为深红棕色后,能够提升材料附加价值,主要是因为变化后的颜色趋近名贵木材颜色,进而可用于高档家具上色。之所以会产生颜色变化,主要是因为材料内部化学成分发生了变化,针对树脂、色素等显色物质提取后,发色基团、助色集团也会被顺利抽取,致使颜色产生变化。
  3.2竹基纤维复合材料尺寸稳定性方面的影响
  尺寸稳定性性能分析,主要通过观察材料膨胀率,即材料吸水厚度、宽度两方面膨胀率数值变化情况。材料经热处理后,定形物质——纤维素含量明显减少,这在一定程度上能够提升材料尺寸稳定性,随着热处理温度的不断提高,热处理时间的不断延长,材料内部多糖物质会快速分解、迅速融合,这一过程即干缩小膨胀性弱化的过程。再加上,氢键在游离翔基的作用下自由组合,导致单一翔基数量减少,促使材料细胞空隙堵塞,最终降低竹基纤维复合材料吸湿性能。
  3.3竹基纤维复合材料力学性能方面的影响
  竹基纤维复合材料强度主要影响因素即自身解剖结构,深入分析可知,维管束数量以及位置对竹基纤维复合材料强度有关键性影响。如果材料力学性能较低,那么产品质量得不到保证,基于此,通过分析材料静曲强度、剪切强度、弹性模量等指标来准确掌握其力学性能。热处理时间不断延长,实验材料静曲强度和弹性模量并未发生明显变化,数值基本处于平稳状态;蒸汽压力不断增大后,实验材料静曲强度和弹性模量变化相对较小;随着热处理时间的不断延长,实验材料水平剪切强度发生了明显变化;但实验材料水平剪切强度并不会随着蒸汽压力的增大发生明显变化[2]。
  结论:
  综上所述,针对竹基纤维复合材料进行热处理,在此期间,适当把握热处理时间、蒸汽压力等相关影响因素,这对材料性能提升有重要影响,同时,还能合理利用材料资源,缓解紧张的供需矛盾。针对热处理前后竹基纤维复合材料性能对比分析,能够有依据的推广热处理技术,并且竹基纤维复合材料市场份额会相应扩大,这对竹材厂稳定发展有重要意义,有利于增加竹材厂经济效益和社会效益,并且消费者对竹基纤维复合材料的应用需要能被及时满足。
  参考文献:
  [1]张亚梅,于文吉.热处理对竹基纤维复合材料性能的影响[J].林业科学,2013,49(05):160-168.
  [2]张亚梅. 热处理对竹基纤维复合材料性能影响的研究[D].中国林业科学研究院,2013.
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