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林业科学 2016年第4期52卷 116-126页

作者：彭辉蒋佳荔詹天翼吕建雄中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

木材是一种具有不同细胞类型的天然纤维复合材料,其细胞壁的壁层结构与化学组分具有多样性。在静态恒定应力作用下,木材形变随时间延长而逐渐增大,即产生蠕变。木材蠕变是影响木制品和工程构件质量以及结构设计安全性的一个关键特性。... 详细信息

木材是一种具有不同细胞类型的天然纤维复合材料,其细胞壁的壁层结构与化学组分具有多样性。在静态恒定应力作用下,木材形变随时间延长而逐渐增大,即产生蠕变。木材蠕变是影响木制品和工程构件质量以及结构设计安全性的一个关键特性。根据木材中的水分状态,木材蠕变可以划分为"含水率平衡态时的普通蠕变"和"含水率非平衡态时的机械吸湿蠕变"。本文分别阐述了木材普通蠕变和木材机械吸湿蠕变的现象和特点;围绕木材的普通蠕变,归纳了木材组织结构、含水率、温度和应力水平等因素的影响;针对木材的机械吸湿蠕变,重点从分子水平、细胞壁层结构、物理老化等方面解释其发生机制,并论述微纤丝角、化学组分、含水率和温度等因素对机械吸湿蠕变的影响。此外,本文还总结了应力/应变本构方程和Kelvin-Voigt模型模拟木材蠕变的研究进展,分别概述了普通蠕变和机械吸湿蠕变的数值模拟过程及其应用。木材蠕变特性受其自身复杂的组织构造和环境条件的影响,且各因素之间又存在一定程度的交互作用,使得木材蠕变的研究仍有较多方面尚未涉及。建议今后的研究重点从以下4个方面展开:1)针对木材正交各向异性的构造特点,采用不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,系统表征木材的正交异向蠕变特性;2)解明湿热条件下,水分、温度以及二者的交互作用对木材组分以及蠕变行为的影响,探索温湿度场中蠕变柔量与泊松比的同步实时测定;3)明确单根纤维(管胞、木纤维细胞)的机械吸湿蠕变行为规律,并确定木材组分,尤其是半纤维素在木材机械吸湿蠕变中的作用机制,从分子水平上解释氢键作用对木材机械吸湿蠕变的影响机制;4)构建能够充分解释木材蠕变特性内在机制和外在影响的蠕变模型。

关键词：木材普通蠕变机械吸湿蠕变蠕变模型

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等离子体处理对6种木材表面润湿性能的影响

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林业科学 2018年第1期54卷 90-98页

作者：彭晓瑞张占宽中国林业科学研究院林业新技术研究所中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】基于现有大量空气等离子体对人工林木材表面改性的研究,采用不同气体辉光放电等离子体对3种人工林和3种天然林木材进行改性处理,对比研究其对木材表面润湿性能的影响,为常压空气等离子体处理木材表面的工业化生产提供理论支持,... 详细信息

【目的】基于现有大量空气等离子体对人工林木材表面改性的研究,采用不同气体辉光放电等离子体对3种人工林和3种天然林木材进行改性处理,对比研究其对木材表面润湿性能的影响,为常压空气等离子体处理木材表面的工业化生产提供理论支持,为等离子体在不同木材表面改性的应用奠定理论基础。【方法】采用空气(Air)、氧气(O2)、氮气(N2)、氩气(Ar)和氦气(He)5种气体辉光放电低温等离子体分别处理山杨、云杉、蓝桉3种人工林木材和实木制品及木质制品表面饰面常用的红栎、白桦和黑胡桃3种天然林木材,测试计算不同等离子体处理条件下木材的接触角和表面自由能,以及经氮气等离子体不同时间处理后木材的表面水接触角,研究不同气体辉光放电低温等离子体对不同材质木材表面润湿性能的影响。【结果】木材表面经空气、氦气、氩气、氮气和氧气5种气体等离子体处理后,表面与水、二碘甲烷的接触角均明显减小,表面自由能增大,润湿性得到显著改善。试验条件下,氦气等离子体处理对云杉、山杨木材表面润湿性能影响最大,而蓝桉、红栎、白桦和黑胡桃木材均为氩气等离子体处理后的表面接触角降幅最大,表面自由能增大明显。等离子体处理时间对木材表面润湿性影响相对较大,一般人工林木材以3 min为宜,天然木材以4 min为宜。【结论】不同气体等离子体处理木材表面后,木材表面润湿性能均得到改善,且以空气作为等离子体处理气体的润湿效果相对较好。在实际生产应用中,可采用空气等离子体处理提高木材及木基复合材料间的胶合、接枝等性能。

关键词：等离子体人工林木材天然林木材表面润湿性

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竹层积材钢夹板螺栓节点的承压性能

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建筑材料学报 2013年第4期16卷 642-648页

作者：钟永任海青张俊珍李霞镇徐伟涛中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

进行了4个测试组共20个竹层积材钢夹板螺栓节点承压试验研究,并采用ABAQUS有限元软件建立了螺栓节点的三维实体非线性有限元模型,分析了竹层积材厚度和螺栓直径对节点刚度、屈服载荷和破坏形式等力学性能的影响.研究表明:非线性有限元... 详细信息

进行了4个测试组共20个竹层积材钢夹板螺栓节点承压试验研究,并采用ABAQUS有限元软件建立了螺栓节点的三维实体非线性有限元模型,分析了竹层积材厚度和螺栓直径对节点刚度、屈服载荷和破坏形式等力学性能的影响.研究表明:非线性有限元计算结果与试验结果吻合良好,能够准确预测节点刚度、屈服载荷和破坏模式;随螺栓直径的增加,螺栓节点的刚度和屈服载荷大致呈线性增加;竹层积材厚度的增加能显著提高节点的极限载荷和延性系数;节点的破坏形式受螺栓直径和竹层积材厚度的共同影响,当节点破坏形态为Ⅰ型时,螺栓和竹层积材这2种材料的强度均能充分发挥且节点延性系数较高,节点力学性能最佳.

关键词：螺栓节点竹层积材承压非线性有限元模型

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硅烷偶联剂对高密度聚乙烯薄膜/杨木胶合板性能的影响

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高分子材料科学与工程 2014年第10期30卷 78-81,85页

作者：方露常亮郭文静陈勇平王正中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)对杨木单板进行预处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)薄膜复合制备胶合板。研究了A-171对板材物理力学性能的影响,利用红外光谱、X射线光电子能谱及扫描电镜探讨了界面增容的机理。结果表明,经过A-... 详细信息

采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)对杨木单板进行预处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)薄膜复合制备胶合板。研究了A-171对板材物理力学性能的影响,利用红外光谱、X射线光电子能谱及扫描电镜探讨了界面增容的机理。结果表明,经过A-171处理后,板材的胶合强度和耐水性都有所改善,当偶联剂用量为2%时处理效果最好,胶合强度达到1.8MPa,比未处理材的胶合强度增加128%,木破率也由10%提高到99%。胶合板的24h吸水率(WA)和吸水厚度膨胀率(TS)分别降低了28%和42%。通过X射线光电子能谱、红外光谱和扫描电镜分析可知,A-171成功在杨木单板表面发生了接枝反应,有效地改善了单板与HDPE的界面相容性。

关键词：硅烷偶联剂预处理界面相容性物理力学性能

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竹层积材在高温中和高温后的抗弯性能研究

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建筑材料学报 2014年第6期17卷 1115-1120页

作者：钟永温留来周海宾中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

为了研究竹层积材在高温中和高温后的抗弯性能,在20-225℃下对104个试样进行了三点静态抗弯测试.结果表明：随着温度的升高,高温中和高温后竹层积材的抗弯强度、弹性模量和延性系数均明显减小;相对于高温中的试样,高温后的试样抗弯强度... 详细信息

为了研究竹层积材在高温中和高温后的抗弯性能,在20-225℃下对104个试样进行了三点静态抗弯测试.结果表明：随着温度的升高,高温中和高温后竹层积材的抗弯强度、弹性模量和延性系数均明显减小;相对于高温中的试样,高温后的试样抗弯强度和弹性模量均明显较高,而其延性系数则较低.根据回归分析,建立了竹层积材在高温中和高温后的相对抗弯强度与温度的关系模型,该模型预测结果与实测值吻合良好.

关键词：竹层积材高温抗弯强度弹性模量

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高温中和高温后LVL木纤维复合材的抗弯性能

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功能材料 2014年第B12期45卷 59-63页

作者：钟永周海宾中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

为研究LVL木纤维复合材在高温中和高温后的抗弯性能，对104个试样进行了温度在20～225℃下的三点静态抗弯测试。研究结果表明，随着温度的升高，高温中和高温后的抗弯强度、抗弯弹性模量、延性系数均明显减小；相对于高温中的试样，高... 详细信息

为研究LVL木纤维复合材在高温中和高温后的抗弯性能，对104个试样进行了温度在20～225℃下的三点静态抗弯测试。研究结果表明，随着温度的升高，高温中和高温后的抗弯强度、抗弯弹性模量、延性系数均明显减小；相对于高温中的试样，高温后的抗弯强度和抗弯弹性模量均明显较高，而延性系数则较低。根据回归分析，提出了LVL在高温中和高温后的抗弯强度与温度的关系模型，该模型预测结果与实测值吻合良好。

关键词： LVL木纤维复合材高温抗弯强度弹性模量

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温度对LVL木纤维复合材料抗压性能的影响

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功能材料 2013年第23期44卷 3397-3400,3404页

作者：钟永周海宾任海青中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

通过对LVL木纤维复合材料进行温度为20～225℃下的静态抗压测试，研究了其抗压力学性能随温度的变化。结果表明，随着温度的增加，LVL木纤维复合材料的抗压强度、抗压弹性模量均有显著下降。当温度升至225℃时，LVL木纤维复合材料的抗... 详细信息

通过对LVL木纤维复合材料进行温度为20～225℃下的静态抗压测试，研究了其抗压力学性能随温度的变化。结果表明，随着温度的增加，LVL木纤维复合材料的抗压强度、抗压弹性模量均有显著下降。当温度升至225℃时，LVL木纤维复合材料的抗压强度、抗压弹性模量分别为室温20℃的22．3％、22．2％。根据回归分析，提出了LVL木纤维复合材料顺纹抗压强度与温度的关系模型，该模型计算的剩余顺纹抗压强度与实验结果吻合较好。

关键词：温度木纤维复合材料抗压强度弹性模量

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高温热处理对毛白杨木材化学成分含量的影响

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北京林业大学学报 2010年第3期32卷 155-160页

作者：黄荣凤吕建雄曹永建赵秀赵有科周永东吴玉章中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时... 详细信息

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时间的延长,综纤维素和α-纤维素含量降低,而木质素含量表现出增加的趋势;处理温度比处理时间对毛白杨化学成分含量的影响更显著;综纤维素和α-纤维素含量发生显著变化的临界温度为200℃,处理时间为2h。另外,采用傅立叶红外变换光谱分析木材主要组分变化的原因,发现表征木材纤维素和半纤维素的官能团特征吸收峰强度减弱,而表征木质素的官能团特征吸收峰强度增强。采用多元回归分析方法,建立了毛白杨木材综纤维素、α-纤维素、木素含量损失率与处理温度、处理时间之间的数学回归模型,其决定系数均在0.9以上,在0.01水平上显著相关。可见,该模型可以预测出不同处理条件下热处理材化学成分含量的变化。

关键词：毛白杨热处理化学成分含量回归模型

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水分吸着过程中杉木黏弹行为的经时变化规律及其频率依存性

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林业科学 2016年第8期52卷 96-103页

作者：詹天翼蒋佳荔彭辉常建民吕建雄中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091 中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

[目的]研究木材黏弹行为在水分吸着过程中的经时变化,明确水分对木材黏弹行为频率依存性的影响,补充和完善＂水分-机械力＂耦合作用下木材黏弹行为的变化规律,并为模拟和预测木材在切削、热压、磨浆等实际复杂过程中黏弹行为的变化提供... 详细信息

[目的]研究木材黏弹行为在水分吸着过程中的经时变化,明确水分对木材黏弹行为频率依存性的影响,补充和完善＂水分-机械力＂耦合作用下木材黏弹行为的变化规律,并为模拟和预测木材在切削、热压、磨浆等实际复杂过程中黏弹行为的变化提供科学依据。[方法]以含水率0.6%的杉木木材为研究对象,采用动态机械分析仪（DMA Q800）在30℃、不同相对湿度条件（30%,60%和90%）下测定木材贮存模量E＇和损耗因子tanδ的变化情况,比较不同频率（1~50 Hz）之间木材黏弹行为的异同。水分吸着过程分为升湿和恒湿2个阶段：在升湿阶段,相对湿度由0以2%·min-1的速率分别升高至30%,60%或90%;在之后的恒湿阶段,相对湿度在30%,60%或90%下分别恒定240 min。[结果]在任一频率下,随着吸着时间的延长,木材贮存模量E＇减小,损耗因子tanδ增大,并且贮存模量的变化率｜ΔE＇｜明显小于损耗因子的变化率｜Δtanδ｜;单位含水率的贮存模量和损耗因子变化率（｜ΔE＇/ΔMC｜和｜Δtanδ/ΔMC｜）随着吸着时间的延长均减小。此外,在水分吸着过程中的任一时间节点处,贮存模量随频率的增加而增大,损耗因子随频率的增加先减小后增大,损耗因子极小值对应的特征频率出现在10~30 Hz范围内,并随着吸着时间的延长向高频方向移动;在1 Hz和20 Hz频率下贮存模量的比值约为0.98,该比值基本不随吸着时间的延长而变化,但损耗因子的比值在升湿和恒湿过程中先增大后减小,并在升湿阶段结束时达到最大值。[结论]在水分吸着过程中,水分子的＂塑化效应＂是引起木材贮存模量减小和损耗因子增大的主要原因,并且单分子层吸着水的＂塑化效应＂最为明显;机械吸湿蠕变效应的存在使得升湿阶段木材黏弹性的变化较恒湿阶段明显;在水分吸着过程中,随着含水率增加,木材细胞壁聚合物分子的运动速度加快,松弛时间减少,并且α力学松弛过程（由半纤维素玻璃化转变引起）和β力学松弛过程（基于木材细胞壁无定形区中伯醇羟基的回转取向运动的力学松弛过程与吸着水分子回转取向运动的力学松弛过程二者叠加而成）的转变向高频方向移动;在水分吸着过程中,含水率的变化可引发木材细胞壁的不稳定化现象,并且相对湿度的变化加剧了这种不稳定化。

关键词：杉木吸着黏弹行为频率机械吸湿蠕变效应细胞壁不稳定化现象

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慈竹、毛竹木质素的化学官能团和化学键特征研究

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北京林业大学学报 2010年第3期32卷 161-165页

作者：秦特夫黄洛华李改云中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室

用有机元素分析、红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H-NMR)研究了从慈竹和毛竹的竹青、竹黄中提取的4种磨木木质素的结构特征。结果表明:4种磨木木质素具有不同的C9经验式,但均主要由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基3种芳香环结构组成,... 详细信息

用有机元素分析、红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H-NMR)研究了从慈竹和毛竹的竹青、竹黄中提取的4种磨木木质素的结构特征。结果表明:4种磨木木质素具有不同的C9经验式,但均主要由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基3种芳香环结构组成,符合禾本植物木质素的结构特征。在毛竹的磨木木质素中未发现归属愈创木基环加CO伸缩振动的特征峰。在2种竹材的竹黄磨木木质素中未发现在仲醇中的C—O变形和脂肪醚特征峰。慈竹竹青与竹黄磨木木质素中脂肪族羟基(OHaliph)和游离酚羟基(OHph)占总羟基数的比例存在较大的差异;慈竹竹黄的磨木木质素中OHaliph含量较高,而OHph含量较低。毛竹竹青与竹黄磨木木质素中OHaliph和OHph占总羟基数的比例基本相同。慈竹的2种磨木木质素结构单元主要由β-O-4键和β-1键2种化学键构成,毛竹磨木木质素结构单元主要由β-O-4键、β-5键和β-1键3种化学键构成,未检测出β-β键型结构。

关键词：慈竹毛竹磨木木质素红外光谱核磁共振波谱

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