软化处理对杨木刨切单板的影响研究.docx

软化处理对杨木刨切单板的影响研究本研究针对铅笔杆材的松脆性和尺寸稳定性要求以苏北意杨作为研究对象选取4种化学药剂对杨木刨切板进行软化处理并检测其物理力学性能旨在探索适用于意杨铅笔板的改性处理方法。一、材料与方法1.试验材料及设备试验材料：意杨（Populuseuramericana）刨切板由江苏丰县飞龙木制品厂提供规格183mmx73mmx5．12mm无节子、无变色等缺陷初始含水率为6％～10％。化学药剂：乙二胺：99．0％成都市科龙试剂厂；氨水：25％～28％NaOH：96．0％乙酸（冰乙酸）：99．5％南京化学试剂有限公司。实验装置：加压浸渍罐、力学试验机、恒温恒湿箱、电子天平、干燥箱、偏光显微镜等。2.实验方法为确定意杨单板软化处理的最佳工艺条件在参考相关文献的基础上本试验选择软化剂、软化温度、软化时间和加压压力4个因素为变量设定4个水平（表1）采用L16（44）进行正交试验设计。为减少由含水率不均引起的浸渍差异先将杨木刨切单板泡水24h然后将配置好的软化剂溶液加热到各个温度水平再放入杨木单板在进行加压浸渍注意杨木单板一定要全部浸入软化剂溶液中；待达到软化时间后取出试件水洗2min放置在干燥无酸的环境里气干3d然后放到烘箱先在60℃温度下烘4h、再在80℃烘6h随后对处理试件进行物性测定。试件硬度的测定：按照GB1940——91木材硬度试验方法采用万能力学试验机将试样放在实验机座上测试所用钢球直径11mm速度0．5mm／min压入深度为2．75mm记录荷载的数字。试件抗弯弹性模量按GB／T1657——1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行测定。试件密度、24h吸水率、尺寸稳定性均按GB／T1657——1999有关试验方法进行测定。试件尺寸：50mmx50mmx5．12mm。微观构造：采用OLYMPUS——BX41偏光显微镜观察试件显微构造并拍照。二、结果与分析1.最佳工艺参数的确定铅笔板用材需要刚度大、变形小、偏脆性的木材因此本实验以抗弯弹性模量为主要考察因子优选出最佳工艺参数。软化处理后杨木单板抗弯弹性模量的极差和方差分析结果见表2、3。由表2可见各因素影响主次顺序为D＞A＞B＞C即加压压力影响最大软化剂种类和软化温度其次软化时间影响相对最小。从表3可见加压压力在0．034水平上对杨木单板抗弯弹性模量的影响显著软化剂种类对杨木单板抗弯弹性模量的影响不显著软化温度其次软化时间的影响相对较小。由此得出最佳的软化工艺参数条件为：加压压力为0．6MPa软化剂为25％氨水软化温度为60℃软化时间为50min。2．处理前后物理力学性能对比1）抗弯弹性模量和硬度本试验主要测定软化处理单板抗弯弹性模量和硬度的变化并与未处理材对比表征软化效果。由图1可知经过处理后的杨木单板抗弯弹性模量均有一定程度的降低其中25％氨水处理的衰减的最少下降幅度为13％最接近椴木的MOE值（椴木的MOE值约为10067MPa［6］）；其他3种软化剂处理板材的MOE下降幅度较大材质劣化明显。由图2可知经过处理后的杨木单板硬度都有较大程度降低其中25％乙二胺处理材硬度下降最明显但各组软化剂处理单板之间硬度值差异不大；产生这种现象的主要原因可能是：化学药剂和温度的协同作用使部分纤维素、半纤维素溶解木素稍有降解。由此可知经这4种化学药剂处理后杨木单板的抗弯弹性模量和硬度都不同程度的降低杨木单板的刚度下降变形增加但软化剂种类对单板抗弯弹性模量的影响更明显。2）密度未处理单板和软化单板的密度测定结果如表4所示。由表4可见经软化处理的单板的密度均有不同程度的降低相应的软化处理前后密度变化率均为负值；变化率最大是25％氨水最小的为25％乙二胺。说明杨木单板经软化处理后质量有所损失密度降低。3）24h吸水率未处理单板和软化单板的24h吸水率测定结果如表5所示。由表5可见软化后单板的24h吸水率比未处理单板增大了许多相应的软化处理前后24h吸水率变化率为正值变化率最大的是10％NaOH处理的单板其吸水率增加了38．4％；最小的是25％乙酸增加了15．8％。原因可能是木材经过化学药剂处理后部分纤维素、半纤维素水解部分木素降解吸水性增加。4）尺寸稳定性未处理单板和软化单板的尺寸稳定性测定结果如表6所示。由表6可见软化处理单板的长度增长率、长度收缩率、厚度增长率、厚度收缩率均比未处理材小相应的各方向的变化率为负值。其中乙二胺和氨水处理单板在长度增长率的变化率最大为48％乙二胺的长度收缩率的变化率甚至达到50％。而乙酸处理单板在厚度方向上的变化率最大其原因可能是乙二胺和氨水为碱性与半纤维