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北京林业大学学报 2024年第2期46卷 123-131页

作者：王博何正斌王振宇伊松林林木资源高效生产全国重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室木质材料科学与应用教育部重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】本研究旨在探究弱酸性氯化锌溶液浸渍对热处理材的尺寸稳定性以及处理能耗的影响。【方法】采用质量分数5%的氯化锌溶液浸渍樟子松试样,并进行不同温度的热处理,通过试样吸湿后的尺寸和质量变化分析,评价浸渍–热处理樟子松试... 详细信息

【目的】本研究旨在探究弱酸性氯化锌溶液浸渍对热处理材的尺寸稳定性以及处理能耗的影响。【方法】采用质量分数5%的氯化锌溶液浸渍樟子松试样,并进行不同温度的热处理,通过试样吸湿后的尺寸和质量变化分析,评价浸渍–热处理樟子松试样的尺寸稳定性和吸湿性,并结合红外光谱分析、X射线衍射分析以及能耗计算,阐明浸渍–热处理对试样尺寸稳定性的影响机制和能量消耗情况。【结果】氯化锌浸渍–热处理组的性能提升效果比热处理组更明显;随着热处理温度的升高,木材的吸湿性降低,尺寸稳定性提高,热处理组和浸渍–热处理组的体积湿胀率分别从3.5%、3.4%下降到2.6%、2.1%;两种处理方式下的处理材红外吸收光谱图中均没有产生新的官能团特征峰,但羟基数量均随着温度升高而明显降低;处理材的相对结晶度呈上升趋势,热处理组和浸渍–热处理组分别由36.05%、38.77%提升到48.51%、53.04%;浸渍–热处理组试材在160℃达到的处理效果比仅进行180℃热处理达到的处理效果更好,同时因为前者的处理温度更低,所以能够减少处理过程中的能耗,在所研究的温度范围内最高可减少10%的能耗。【结论】相比樟子松热处理改性,氯化锌浸渍–热处理联合改性可以通过更低的热处理温度使樟子松达到相同的尺寸稳定性,有助于热处理工序的节能减排,对于力学性能方面的影响则需要进一步深入研究。

关键词：樟子松木材热处理氯化锌浸渍尺寸稳定性能耗差异

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预处理方法对炭化木基复合相变储能材料性能的影响

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林产化学与工业 2023年第3期43卷 70-78页

作者：凌凯莉何林韩任瑞清陈瑶高建民北京林业大学材料科学与技术学院木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

以天然轻木(NW)为原料,采用水热预处理和酸性亚氯酸钠预处理方法分别脱除半纤维素和木质素,制得脱半纤维素轻木(HW)和脱木质素轻木(LW);再经炭化后分别得到未处理炭化木(CW)、脱木质素炭化木(CLW)和脱半纤维素炭化木(CHW);进一步封装石... 详细信息

以天然轻木(NW)为原料,采用水热预处理和酸性亚氯酸钠预处理方法分别脱除半纤维素和木质素,制得脱半纤维素轻木(HW)和脱木质素轻木(LW);再经炭化后分别得到未处理炭化木(CW)、脱木质素炭化木(CLW)和脱半纤维素炭化木(CHW);进一步封装石蜡(PW)后制得炭化木基复合相变储能材料CLWP和CHWP。采用SEM、FT-IR、XRD、TG/DTG和N 2吸附/脱附等方法,分析了化学成分脱除和炭化过程对轻木基体的影响。研究结果表明:脱半纤维素和脱木质素处理均不会破坏轻木原有的三维多孔蜂窝状结构,也不会破坏纤维素的结构,且HW的热稳定性优于LW;而经炭化处理后炭化木的体积明显变小,CHW的体积收缩率为56%,低于CLW(60%);同时CHW比表面积达到了127.2 m^(2)/g,高于CLW的102.9 m^(2)/g。CLWP和CHWP的封装效率分别为93.2%和96.1%,熔融潜热分别为187.6和193.7 J/g,石蜡很好地填充在2种炭化木的微米级孔道中,封装过程中仅发生物理结合,不存在化学反应。在模拟太阳光照下,CHWP和CLWP均能利用太阳光将自身温度加热至55℃以上,且CHWP在加热和冷却过程中温度均略高于CLWP,表明脱半纤维素预处理的炭化木所制备的复合相变储能材料具有更优的光热转换效率及温度调节能力。

关键词：石蜡半纤维素炭化木复合相变储能材料

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大豆蛋白胶黏剂低黏化改性研究进展

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高分子材料科学与工程 2023年第3期39卷 163-171页

作者：赵思齐王含章王浏浏张伟木质材料科学与应用教育部重点实验室北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室北京100083 广西壮族自治区林业科学研究院广西桂林530002

大豆蛋白胶黏剂以植物蛋白质大分子为主要原料,自身存在相对分子质量大、黏度高、流动性差等突出问题,同时大豆蛋白质分子结构复杂、空间位阻大,大量的高活性基团和疏水性基团被复杂大分子链段包裹遮蔽,导致大豆蛋白胶黏剂在木材表面涂... 详细信息

大豆蛋白胶黏剂以植物蛋白质大分子为主要原料,自身存在相对分子质量大、黏度高、流动性差等突出问题,同时大豆蛋白质分子结构复杂、空间位阻大,大量的高活性基团和疏水性基团被复杂大分子链段包裹遮蔽,导致大豆蛋白胶黏剂在木材表面涂布性能差、胶层界面分布不均、耐水胶合强度低,阻碍了其工业化推广和应用。文中探究了造成大豆蛋白胶黏剂高黏度的分子及超分子结构机理,并综述了国内外研究人员针对降低大豆蛋白胶黏剂黏度的最新进展。通过以物理改性、化学改性和生物改性分类归纳,发现通过改变大豆蛋白的二、三、四级结构,对复杂分子结构进行疏解,可有效降低大豆蛋白胶黏剂的黏度、延长储存期、改善界面涂布性能、提高胶合强度。

关键词：大豆蛋白胶黏剂黏度结构

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生物基阻燃水性聚氨酯涂料的制备及对胶合板性能的影响

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化工新型材料 2024年第8期52卷 214-220页

作者：于雷杨国超王镟烨方健木质材料科学与应用教育部重点实验室(北京林业大学) 北京100083 木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

针对包装、建筑和家具领域使用的胶合板易燃的问题,对胶合板进行阻燃处理,利用蓖麻油、马来酸酐、异佛尔酮二异氰酸酯、季戊四醇、三乙胺、硼酸锌、丙酮、乙二胺,通过丙酮法制备生物基阻燃水性聚氨酯乳液,采用浸渍涂布法制备阻燃杨木胶... 详细信息

针对包装、建筑和家具领域使用的胶合板易燃的问题,对胶合板进行阻燃处理,利用蓖麻油、马来酸酐、异佛尔酮二异氰酸酯、季戊四醇、三乙胺、硼酸锌、丙酮、乙二胺,通过丙酮法制备生物基阻燃水性聚氨酯乳液,采用浸渍涂布法制备阻燃杨木胶合板。根据GB/T 1040.3—2006对水性聚氨酯胶膜的物理性能进行测试,采用傅里叶变换红外光谱表征硼酸锌添加量不同的乳液的官能团,采用氧指数测定仪、热重分析仪、锥形量热仪、导热系数测试仪表征阻燃处理前后杨木胶合板的阻燃性能、热稳定性、热释放速率和隔热性能,并探究了阻燃杨木胶合板的抗流失性能。结果表明:阻燃杨木胶合板具有良好的阻燃性能,当硼酸锌添加量达到7.5g时阻燃杨木胶合板的极限氧指数可达34.8%,残炭率较对照样提高了360.94%,最大热释放速率降低了24.10%,总热释放量下降了43.32%,总烟释放量下降了37.50%,导热系数下降了24.14%,同时抗流失性也有所提升。生物基阻燃水性聚氨酯乳液可以增强杨木胶合板的阻燃性能,较直接添加硼酸锌具有更好的抗流失性,可以为胶合板提供更持久的阻燃效果。

关键词：阻燃性水性聚氨酯硼酸锌物理共混胶合板

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基于KANO模型与TRIZ理论的竹质椅类家具创新设计

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林业工程学报 2024年第1期9卷 177-183页

作者：吴春锦宋莎莎刘毅刘焕荣木质材料科学与应用教育部重点实验室(北京林业大学) 北京100083 木材科学与工程北京市重点实验室北京100083 国家林业草原木质材料循环利用工程技术研究中心北京100083

竹板材家具作为竹家具工业化生产的一个新的方向,可有效缓解我国木材短缺的现状,有利于充分利用我国丰富的竹林资源,但目前竹家具的设计、研究和生产仍存在许多不足。为了给竹家具的创新设计寻找一种新的现代化设计方法,本研究将KANO模... 详细信息

竹板材家具作为竹家具工业化生产的一个新的方向,可有效缓解我国木材短缺的现状,有利于充分利用我国丰富的竹林资源,但目前竹家具的设计、研究和生产仍存在许多不足。为了给竹家具的创新设计寻找一种新的现代化设计方法,本研究将KANO模型与TRIZ理论相结合,以竹质椅类家具为例,对竹家具设计展开研究。经过文献查阅调研后进行KANO问卷的设计,对KANO问卷结果进行分析后得出外观现代简洁、可调节2个魅力型需求指标。通过问卷所得的两项设计需求以及竹材自身性质的分析,进行了竹质椅类家具方案的初步设计。将问卷所得需求转化为3项技术矛盾,利用TRIZ矛盾矩阵寻找相应的发明原理并筛选出适用的设计方法进行分析,得出设计改进策略,代入初步设计方案中进一步优化,得出最终的竹质椅类家具方案。本研究通过完整的竹质椅类家具创新方案设计流程,验证了所建立的竹家具创新设计方法的科学性及实用性,为竹家具的设计、加工、生产等提供了更加标准高效的解决思路,从而为竹家具的设计制造提供参考。

关键词： KANO模型 TRIZ理论竹家具椅类创新设计

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碳化汉麻秆纤维−氮化硼三维导热网络构建高导热环氧树脂复合材料

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北京林业大学学报 2025年第4期47卷 177-184页

作者：李淼赵俊博刘付陈瑶北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083 苏州佰旻电子材料科技有限公司江苏苏州215137

【目的】本研究旨在利用碳化汉麻秆纤维构建三维导热网络,解决传统环氧树脂(EP)复合材料中氮化硼(BN)填料添加量高导致的力学性能下降、加工性降低和成本增加的问题,提升环氧树脂的导热性能。【方法】采用碳化汉麻秆纤维(C)作为基础骨架... 详细信息

【目的】本研究旨在利用碳化汉麻秆纤维构建三维导热网络,解决传统环氧树脂(EP)复合材料中氮化硼(BN)填料添加量高导致的力学性能下降、加工性降低和成本增加的问题,提升环氧树脂的导热性能。【方法】采用碳化汉麻秆纤维(C)作为基础骨架,与氮化硼(BN)复合,利用二者协同增效作用构建高导热复合骨架,以环氧树脂(EP)为基体,制备BN-C/EP复合材料。通过表征材料的微观形貌、化学成分、力学性能及导热散热性能,研究其内部三维导热网络的形成机制和作用原理。【结果】(1)BN-C/EP复合材料中,碳化汉麻秆纤维相互交织并与改性后的BN协同作用,形成了丰富的三维热传导网络;其导热系数较EP提高了496%,每单位填料的导热系数提高了58.63%,有效降低了导热填料的添加量,从而降低了成本。(2)在跨面导热测试中,BN-C/EP复合材料的导热效率较EP提高了11.95%;在面内散热测试中,散热效率较EP提高了23.33%。这些结果表明,该材料在跨面导热和面内散热应用(如散热器)方面具有良好的潜力。(3)BN-C/EP复合材料的抗弯强度提高至68.7 MPa,较EP和BN/EP分别提高了2.08%和9.74%,满足作为热界面材料的使用条件。【结论】本研究利用高长径比的碳化汉麻秆纤维,成功构建了BN-C/EP复合材料的三维导热网络,显著提升了其导热性能。研究揭示了汉麻秆纤维在构建三维导热网络中的关键作用,其天然、环保、低成本的特性为复合材料的开发提供了新的思路。未来可进一步探索天然纤维与导热填料的协同作用机制,优化复合材料的微观结构,开发更高性能、更绿色的复合材料,以满足工业对高效热管理材料的需求。

关键词：汉麻纤维碳化氮化硼(BN) 环氧树脂(EP) BN-C/EP复合材料导热散热热界面材料

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热解自活化法制备竹箨活性炭及其砷吸附性能

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北京林业大学学报 2023年第10期45卷 149-158页

作者：姚尧刘志佳陈瑶何林韩高建民北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 木材科学与工程北京市重点实验室北京100083 国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室国际竹藤中心北京100102

【目的】利用竹材加工剩余物竹箨探索一种高效除砷活性炭材料。【方法】以竹箨为原材料,以微波加热为热源,利用高温热解自活化技术在不同的活化温度和时间下制备竹箨活性炭,通过表征竹箨活性炭的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化... 详细信息

【目的】利用竹材加工剩余物竹箨探索一种高效除砷活性炭材料。【方法】以竹箨为原材料,以微波加热为热源,利用高温热解自活化技术在不同的活化温度和时间下制备竹箨活性炭,通过表征竹箨活性炭的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示活化时间和温度等对其微观结构的影响,探讨竹箨活性炭的砷吸附性能,比较不同制备方法下活性炭的比表面积和砷吸附容量的差异。【结果】活化温度1050℃、活化时间30 min时,竹箨活性炭孔隙结构排列整齐致密,比表面积达到1251.7 m^(2)/g,孔容为0.697 cm^(3)/g,微孔比表面积比率和微孔孔容比率分别为60.9%和64.0%,平均孔径为0.448 nm,主要由微孔和少量介孔组成,孔径远大于砷酸根离子(AsO_(4)^(3-))和亚砷酸分子(H_(3)AsO_(3))的空间构型尺寸,有利于对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附。反映石墨化程度的R值为1.340,表面具有丰富的含氧官能团,对As(Ⅲ)的最大吸附量为3.87 mg/g,对As(Ⅴ)的最大吸附量为3.17 mg/g。对比文献中不同活性炭的比表面积和砷吸附容量,竹箨活性炭表现出一定优势。【结论】适当提高活化温度、延长活化时间有利于表面微孔的形成,从而提高砷吸附容量;但过高的活化温度和过长的活化时间会导致孔隙结构坍塌,减小比表面积和微孔比率,降低砷吸附容量。本研究为高效治理水体砷污染活性炭材料的制备提供了一种简单环保的方法,具有良好的除砷性能。

关键词：热解自活化竹箨活性炭砷吸附性能微观形貌孔隙结构

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植物油料蛋白木材胶黏剂改性的研究进展

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中国油脂 2023年第9期48卷 75-82页

作者：刘欣锐陈惠高强李建章北京林业大学材料科学与技术学院木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

植物油料蛋白胶黏剂具有来源广泛、无毒、可再生及制备简单等优点,但胶接强度低、耐水性能差、易霉变等问题限制了其发展和应用。综述了近年来几种主要植物油料蛋白胶黏剂如大豆蛋白胶黏剂、花生蛋白胶黏剂、棉籽蛋白胶黏剂等在木材行... 详细信息

植物油料蛋白胶黏剂具有来源广泛、无毒、可再生及制备简单等优点,但胶接强度低、耐水性能差、易霉变等问题限制了其发展和应用。综述了近年来几种主要植物油料蛋白胶黏剂如大豆蛋白胶黏剂、花生蛋白胶黏剂、棉籽蛋白胶黏剂等在木材行业的研究和应用现状,重点阐述了提高植物油料蛋白胶黏剂耐水性能的改性方法,包括物理改性、变性剂改性、接枝改性、交联改性、仿生改性、酶改性、纳米材料改性、复合改性等,指出了植物油料蛋白胶黏剂存在的问题,并对未来发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：油料大豆蛋白花生蛋白棉籽蛋白胶黏剂

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碳化硅定组态砂带精磨中密度纤维板的寿命分析

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林业工程学报 2025年

作者：李春瑜杜瑶杨冲罗斌李黎张树丽北京林业大学材料科学与技术学院木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室爱克太尔新材料(广东)有限公司

研究定组态砂带（PSA）的寿命极限,能够完善砂带寿命评价系统,为推动木质材料用砂带的研发和实际生产提供指导。本研究制备了一种碳化硅PSA,对中密度纤维板（MDF）进行精磨试验,分析材料质量、粗糙度、表面形貌、磨粒高度等数据,得到材... 详细信息

研究定组态砂带（PSA）的寿命极限,能够完善砂带寿命评价系统,为推动木质材料用砂带的研发和实际生产提供指导。本研究制备了一种碳化硅PSA,对中密度纤维板（MDF）进行精磨试验,分析材料质量、粗糙度、表面形貌、磨粒高度等数据,得到材料去除量、磨削表面质量以及砂带磨损趋势,通过灰色模型预测变化趋势,探究了砂带的寿命极限和评判方法。研究表明:以材料去除量为砂带寿命评判标准时,通过建立GM（1,1）灰色模型预测PSA寿命,其理论磨削长度为37 875 m,是普通传统砂带的1.63倍,是棕刚玉PSA的1.26倍;以磨削表面粗糙度（Sa）为评判标准时,通过分析MDF的Sa变化趋势,得出其理论磨削长度为26 625 m,是普通传统砂带的1.44倍;当量磨粒高度下降超过52.58%和40.72%时,砂带达到材料去除量和磨削表面粗糙度的寿命极限。加工目的不同,砂带寿命极限的判定标准也不同:加工目标为定厚砂光时,根据材料去除量的下降率来判定砂带寿命,此时灰色预测模型精度较高,具有优势;以表面精磨为加工目的时,当MDF表面粗糙度下降到稳定值后突然增加或数据变分散时,砂带寿命达到极限。砂带磨粒高度随磨削不断降低,降低到一定程度时,砂带因磨粒不稳定和表面粘结、堵塞胶黏剂等物质,无法继续有效磨削,最终达到寿命极限而失效。

关键词：定组态砂带中密度纤维板砂带寿命灰色预测模型

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纸木蜂窝板面外静态压缩有限元仿真分析

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包装工程 2023年第9期44卷 199-205页

作者：曹敏娜杨国超张求慧北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室北京100083 北京林业大学木材科学与工程北京重点实验室北京100083

目的探究纸木蜂窝板的压溃模式和单个蜂窝单元的变形失效模式,为纸木蜂窝板内部失效机制提供一定的理论基础。方法通过有限元仿真模拟,分析面外静态压缩得到变形云图、应力–应变云图和应力–应变曲线。结果纸木蜂窝板的受压过程分为4... 详细信息

目的探究纸木蜂窝板的压溃模式和单个蜂窝单元的变形失效模式,为纸木蜂窝板内部失效机制提供一定的理论基础。方法通过有限元仿真模拟,分析面外静态压缩得到变形云图、应力–应变云图和应力–应变曲线。结果纸木蜂窝板的受压过程分为4个阶段,应力集中分布在蜂窝芯层,最外侧的蜂窝最早出现变形且变形较大,随后中间区域的蜂窝逐步变形增大。蜂窝芯层在受压时存在至多1个应力峰,蜂窝壁弯曲折叠了1~2次,产生了1~2个塑性铰,并在此过程中吸收能量。结论纸木蜂窝板的压溃失效趋势为由外侧蜂窝向内部蜂窝,由单层壁向双层壁,由最弱的压溃点向其余位置。

关键词：纸木蜂窝板蜂窝芯层面外静态压缩有限元

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