检索结果-内蒙古大学图书馆

北京林业大学学报 2024年第11期46卷 133-140页

作者：王旭洁姚三川雒翠梅母军漆楚生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林业大学材料科学与技术学院北京100083

【目的】引入外源酸可解决热处理温度高、时间长的问题,提高热效率。本研究旨在明确外源酸对木材组分的影响以及不同木材的热降解特性。【方法】以两种针叶材(落叶松、杉木)和两种阔叶材(桉木、杨木)为研究对象,以路易斯酸中的AlCl_(3)... 详细信息

【目的】引入外源酸可解决热处理温度高、时间长的问题,提高热效率。本研究旨在明确外源酸对木材组分的影响以及不同木材的热降解特性。【方法】以两种针叶材(落叶松、杉木)和两种阔叶材(桉木、杨木)为研究对象,以路易斯酸中的AlCl_(3)为外源酸,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和Flynm-Wall-Ozawa法研究了不同浓度AlCl_(3)溶液(0、0.1、0.3 mol/L)处理后木材的热降解特性。【结果】AlCl_(3)处理可对木材化学结构产生显著影响:半纤维素的特征峰显著降低并发生红移,木质素特征峰的峰值增加,总结晶度指数减少,OH/CH_(2)比值下降,以及氢键强度增加。其中,0.3 mol/L AlCl_(3)溶液处理试材的总结晶度指数减少了29.17%~52.67%,OH/CH_(2)比值降低了23.18%~51.01%,氢键强度增加了2.86%~13.27%,纤维横向有序度减少低于8%。在热解过程中,AlCl_(3)处理后木材降解温度均降低,降解速率增大,活化能降低。0.3 mol/L处理浓度下,木材起始降解温度均降低至110℃以下,且针叶材出现明显肩峰,在快速热降解阶段针叶材的活化能比阔叶材显著降低。【结论】引入AlCl_(3)能显著降低木材的热降解温度,从而有效提升木材热改性效率,且其对针叶材的催化作用相较于阔叶材更为显著。本研究可为路易斯酸在木材低温热处理领域的应用提供理论支持。

关键词：降解热处理木材热动力学热重分析催化路易斯酸针叶材阔叶材

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酶法改性及其在蛋白基胶黏剂的应用研究进展

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林业工程学报 2024年第5期9卷 13-26页

作者：李心怡邵家威李建章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市重点实验室北京100083

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来... 详细信息

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来越受到重视。大豆蛋白、花生蛋白等是油料作物加工剩余物,来源丰富、成本低,是制备蛋白基胶黏剂的理想原料。然而,蛋白基胶黏剂存在耐水胶接性能差、黏度高、涂布性能不佳等突出问题,且过度依赖化石交联剂削弱了生物质胶黏剂的环保优势,制约其工业化应用和推广。酶法改性技术具有绿色、高效、专一性等特点,可对蛋白质结构进行催化改性,改善蛋白质的功能特性,从而有效降低蛋白基胶黏剂的黏度,提高蛋白质的反应活性,减少化学交联剂的用量,提高耐水胶接强度,降低材料成本并提高生产效率,在蛋白基胶黏剂中展现出良好的应用前景。笔者总结了目前蛋白基胶黏剂存在的问题及改性目标,分析了蛋白水解酶、多糖水解酶、谷氨酰胺转氨酶、酪氨酸酶、漆酶对蛋白质结构和理化性质的催化改性机理,综述了酶法改性技术在蛋白基胶黏剂中的应用进展,以期为蛋白基胶黏剂的研发和性能提升提供参考。

关键词：蛋白基胶黏剂生物基胶黏剂蛋白质结构酶法改性技术

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微米级蜂窝状软木多孔炭的制备及吸附四环素的性能

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煤炭学报 2024年第10期49卷 4263-4275页

作者：张己召王启航李承禹何丹味母军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北京100083

以工业废弃软木颗粒为原料,KHC_(2)O_(4)为活化剂,采用一步法慢速热解、活化得到具有蜂窝状结构的分级多孔活性炭KHBC,并将其应用于吸附水体中的盐酸四环素(TC)。通过拟合孔隙结构参数与四环素吸附量分析活性炭孔隙与吸附性能的关系,通... 详细信息

以工业废弃软木颗粒为原料,KHC_(2)O_(4)为活化剂,采用一步法慢速热解、活化得到具有蜂窝状结构的分级多孔活性炭KHBC,并将其应用于吸附水体中的盐酸四环素(TC)。通过拟合孔隙结构参数与四环素吸附量分析活性炭孔隙与吸附性能的关系,通过静态吸附实验探究初始pH、温度、初始质量浓度、离子强度等因素对吸附性能的影响,利用SEM、FT-IR等技术对KHBC吸附前后的物理化学结构进行表征,建立活化工艺-软木活性炭孔隙结构-吸附性能间的相关关系。结果表明,活化温度和KHC_(2)O_(4)添加比例的提高对比表面积和总孔体积有积极影响,并促进2~5 nm介孔的形成。比表面积和总孔体积与吸附TC容量间呈较强的线性关系,R^(2)分别为0.9852、0.958,2~5 nm介孔容积与TC吸附容量的R2为0.8388。当活化温度为900℃、活化剂添加比例为5∶1时,得到的KHBC5-900比表面积高达2447 m^(2)/g,2~5 nm的介孔明显增多,对水体中TC的吸附效果最好,其呈现微孔-介孔的孔径结构,在45℃时吸附量高达1113.45 mg/g,25℃时吸附量高达961.54 mg/g,5 min即可达吸附总量的85%,1 h可达吸附平衡,是未活化BC-900吸附量(21.25 mg/g)的46倍。且吸附能力几乎不受环境pH和离子强度的影响。KHBC5-900对TC的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,吸附过程是自发和吸热的,吸附机理表明,孔隙填充是主要的吸附机制,同时存在π-π相互作用和氢键相互作用。

关键词：软木 KHC_(2)O_(4) 活性炭四环素吸附性能

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定组态砂带粒度对刨花板磨削的影响

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北京林业大学学报 2024年第9期46卷 141-150页

作者：罗斌杜瑶柳浩雨王钦悦李春瑜李黎刘红光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

【目的】为探究新型定组态砂带的微磨粒粒度对木质材料磨削性能的影响,为定组态砂带的设计和制备提供依据,开展了定组态砂带磨削试验。【方法】本研究制备150目、180目、220目3种不同粒度的定组态砂带(P-150/180/220),与220目的非定组... 详细信息

【目的】为探究新型定组态砂带的微磨粒粒度对木质材料磨削性能的影响,为定组态砂带的设计和制备提供依据,开展了定组态砂带磨削试验。【方法】本研究制备150目、180目、220目3种不同粒度的定组态砂带(P-150/180/220),与220目的非定组态砂带(O-220)对照,以刨花板为磨削对象,分别开展20万次磨削试验。对比不同微磨粒粒度的定组态砂带在磨削过程中材料去除量、刨花板表面粗糙度、砂带质量的变化,以分析定组态砂带粒度对磨削性能和砂带磨损的影响。【结果】(1)定组态砂带的刨花板去除量小于非定组态砂带,但稳定性远优于非定组态砂带;定组态砂带去除量的平均值与微磨粒粒度负相关,而随着磨粒粒度增大,定组态砂带去除量更加稳定。(2)定组态砂带磨削刨花板的表面粗糙度呈先下降后稳定,小范围上下波动的变化趋势;随着磨粒粒度的增大,刨花板表面粗糙度减小且更加稳定。(3)定组态砂带质量在磨削过程呈波浪形周期性下降;P-150砂带质量损失最快,P-180砂带质量下降最稳定;定组态砂带等效磨粒与表面微磨粒间存在补偿作用和协同作用。【结论】在等效磨粒形状和尺寸相同的情况下,微磨粒粒度对定组态砂带磨削性能有显著影响,但这种差异在粒度小的微磨粒中表现更加明显。本研究为定组态砂带的设计和生产提供了科学依据和理论支撑,促进了木材加工技术和砂带制造技术向高效智能化方向发展。

关键词：刨花板表面粗糙度砂带磨削粒度定组态砂带

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木质素分离及主要物理和力学性能的研究进展

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材料工程 2024年第2期52卷 122-134页

作者：周博鑫沈姿伶江京辉漆楚生戴璐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 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

木质素是木材细胞壁的重要组成成分,其吸湿特性、热特性、力学特性等在木材的微宏观尺度相互影响,并对其高值化应用起决定性作用。本文从分子结构、分离方法、吸湿特性、热特性、力学特性五个方面综述了木材木质素的研究进展。木材木质... 详细信息

木质素是木材细胞壁的重要组成成分,其吸湿特性、热特性、力学特性等在木材的微宏观尺度相互影响,并对其高值化应用起决定性作用。本文从分子结构、分离方法、吸湿特性、热特性、力学特性五个方面综述了木材木质素的研究进展。木材木质素是高异质、不规则的三维网状高分子结构,相比原位木质素,不同分离方法的分离木质素有不同程度的解聚缩合,导致分离木质素分子结构、吸湿性、热特性、力学特性存在差异性。木材木质素具有近似S型等温吸附曲线且存在吸湿滞后现象,平衡含水率在20%(质量分数)以下,可用BET,GAB理论定性描述和定量分析单层水分子吸附量。木材木质素在低温时具有高分子塑性特征,玻璃化转变温度为90~160℃,高温度时具有热固性特性并发生热分解,先后发生α-O-4、β-O-4、脂肪烃碳碳键、5-5、4-O-5键断裂,类原位木质素活化能为82~150 kJ/mol。木质素在力学特性上各向同性,弹性模量总体随含水率的增大而减小,弹性模量为2.8~9.0 GPa,剪切模量为1.1~2.3 GPa,但研究范围局限在弹性阶段。在原位木质素绿色高效分离方法、木质素分子结构序列和木质素弹塑性力学性能等方面有待进一步深入研究。

关键词：木材木质素分子结构热特性吸湿特性力学特性

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桦木酶解磨木木质素分子结构及其拉伸力学性能研究

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木材科学与技术 2024年第4期38卷 36-43页

作者：周博鑫戴璐漆楚生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

为弥补木材类原位木质素拉伸力学性能相关数据的缺失,研究采用球磨、弱碱预润胀以及酶解相结合的方法提取三种桦木(Betula platyphylla)酶解磨木木质素,分别为:双酶解木质素(dual-enzyme lignin,DEL)、预润胀三酶解木质素(alkaline-trea... 详细信息

为弥补木材类原位木质素拉伸力学性能相关数据的缺失,研究采用球磨、弱碱预润胀以及酶解相结合的方法提取三种桦木(Betula platyphylla)酶解磨木木质素,分别为:双酶解木质素(dual-enzyme lignin,DEL)、预润胀三酶解木质素(alkaline-treated triple-enzyme lignin,ATEL)和双预润胀双酶解木质素(dual-alkaline-treated dual-enzyme lignin,ADEL),并测试木质素的纯度、分子结构、抗拉强度、弹性模量、泊松比和剪切模量。结果表明:DEL、ATEL、ADEL的纯度分别为48.2%、99.29%、97.79%。ATEL和ADEL对桦木原位木质素的化学结构破坏较少,其表现出阔叶树材木质素典型的红外光谱特征,具有代表性连接键β-O-4键和β-β键,可以视为原位木质素。在含水率为5%的条件下,DEL、ATEL和ADEL的抗拉强度分别为17.14、5.38和5.62 MPa,弹性模量分别为7.97、6.36和6.23 GPa,泊松比分别为0.31、0.34和0.34,计算的剪切模量分别为3.04、2.39和2.33 GPa。DEL中存在大量纤维素和半纤维素,其拉伸力学性能偏高,ATEL和ADEL测试数据可用于评估桦木原位木质素的拉伸力学性能。

关键词：桦木酶解磨木木质素类原位木质素拉伸力学性能

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基于概率密度演化方法的古建筑残损木构件可靠度研究

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北京林业大学学报 2023年第2期45卷 139-148页

作者：孙荧戴璐漆楚生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

【目的】建立随时间变化的古建筑残损木构件多因子强度退化模型,验证基于概率密度演化方法对残损木构件进行可靠度分析的适用性,提高古建筑残损木构件可靠度分析的计算精度和效率,为古建筑保护中构件力学性能的量化和评估提供科学依据... 详细信息

【目的】建立随时间变化的古建筑残损木构件多因子强度退化模型,验证基于概率密度演化方法对残损木构件进行可靠度分析的适用性,提高古建筑残损木构件可靠度分析的计算精度和效率,为古建筑保护中构件力学性能的量化和评估提供科学依据。【方法】综合考虑长期荷载、腐朽、虫蛀和干缩开裂对木材损伤的影响,借助已有模型和理论,建立木构件多因子损伤时变模型并推导出强度退化模型。以某古建筑木结构的典型柱为例,根据强度退化模型确定影响参数,对残损影响参数进行灵敏度计算及排序,通过设定阈值确定影响构件残损的关键参数,将非关键参数常数化以实现参数的初步降维。通过拉丁超立方法在关键参数的参数域内选点得到1000组代表点,基于强度退化模型计算残余强度变化率,根据概率密度守恒构建概率密度演化方程,利用差分法求解得到残余强度比与随机参数的联合概率密度函数,在随机参数域内积分求得残余强度比随时间变化的概率密度函数,最后将概率密度函数在安全域内积分得到构件可靠度;同时基于蒙特卡罗法随机抽样产生10000组参数数据对残损木柱进行可靠度分析,对比分析两种方法计算出木柱服役时间为1~1000 a时的失效概率。【结果】随服役时间增加,木柱损伤变量逐渐增大,服役时间为1000 a时1000组不同参数值的构件几乎都达到失效界限;概率密度演化曲面中概率最高的残余强度比逐渐减小;构件失效概率随时间增大,即可靠度降低;服役时间为100、300、500、700、900 a的5个节点,蒙特卡罗法和概率密度演化方法计算所得的木柱失效概率差值分别为9.48%、3.92%、6.10%、8.40%、4.40%,在蒙特卡罗法参数取样量更多、计算用时更长的前提下,两者计算所得失效概率差值不超过10%。【结论】建立的多因子强度退化模型可用于木柱残余强度的评估和预测,但仍需要进一步的修正。基于概率密度演化方法对残损木构件进行可靠度分析是可行的,与蒙特卡罗法相比具有更高的效率。

关键词：残损木构件强度退化模型概率密度演化方法可靠度评估

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SiO_(2)微球的制备及其在木材表面的结构生色

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北京林业大学学报 2023年第3期45卷 137-144页

作者：李元元任瑞清陈瑶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

【目的】为丰富木制品颜色体系,探讨SiO_(2)光子晶体在木材表面结构色的构筑和生色表现。【方法】采用改进的St?ber方法制备不同粒径的SiO_(2)微球,通过重力沉积自组装法在木材基底上构建了SiO_(2)光子晶体结构色。利用X射线衍射、傅里... 详细信息

【目的】为丰富木制品颜色体系,探讨SiO_(2)光子晶体在木材表面结构色的构筑和生色表现。【方法】采用改进的St?ber方法制备不同粒径的SiO_(2)微球,通过重力沉积自组装法在木材基底上构建了SiO_(2)光子晶体结构色。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱表征了SiO_(2)微球的组成和结构,通过扫描电子显微镜表征微球的外观形貌及其在木材基底上的排布方式,并分析了不同处理工艺下的微球粒径分布。通过数码相机和紫外–可见吸收光谱仪对木材表面SiO_(2)结构生色的色度参数及紫外–可见光反射率进行了分析。【结果】X射线衍射、傅里叶红外光谱证实了本研究中所制备的反应产物都是纯相无定形SiO_(2),适用于构筑呈色良好的结构色涂层。制备配方只控制了乙醇添加量,添加量分别为80、85、90、95、100、105 mL,生成了单分散性良好的SiO_(2)微球,粒径分别对应为294、246、226、214、194、181 nm。参与自组装的SiO_(2)粒径依次减小,薄膜颜色由红色逐渐变为绿色、蓝绿色,最后到深紫色、紫色、淡紫色,紫外反射波长逐渐减小,颜色发生蓝移。SiO_(2)微球在木材基底表面呈现三维有序的面心立方结构堆积,因环境扰动会出现裂隙、缺失等组装缺陷,但不会影响整体呈色。【结论】只通过控制乙醇的添加量,就可以获得适用于构建光子晶体结构色的6种不同粒径的SiO_(2)颗粒;不同粒径的二氧化硅微球在木材基底自组装后形成鲜艳明亮的结构色,且结构色涂层的颜色会因参与自组装的微球粒径减小发生蓝移。本研究为大规模制备木材表面结构色涂层提供了一种简单新颖的方法,可以丰富木制品颜色体系。

关键词：光子晶体结构色重力沉积自组装 SiO_(2)微球木材颜色

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湿热处理对水曲柳木材水性漆涂膜性能的影响

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北京林业大学学报 2023年第12期45卷 127-133页

作者：李帅帅皇权飞黄艳辉李晓岳花婷婷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

【目的】当水曲柳应用于家具、室内装饰及建筑等领域时,常通过表面涂饰来进行防护。但是使用环保的水性漆进行涂饰时,附着力有限。为了提高水性漆在水曲柳表面的附着力,本试验对水曲柳进行湿热预处理,并且研究了该预处理方法对水性漆的... 详细信息

【目的】当水曲柳应用于家具、室内装饰及建筑等领域时,常通过表面涂饰来进行防护。但是使用环保的水性漆进行涂饰时,附着力有限。为了提高水性漆在水曲柳表面的附着力,本试验对水曲柳进行湿热预处理,并且研究了该预处理方法对水性漆的其他涂膜性能的影响。【方法】以水曲柳为基材进行湿热预处理,并对表面粗糙度、光泽度、色度进行测试。再用水性漆涂饰,待漆膜完全固化后,通过180°剥离测试,量化水性漆的附着力提升效果。还研究了湿热处理对漆膜耐冷热性能的影响,进一步采用红外光谱和电镜等方法探索该处理方法对提升水性漆在基材表面附着力的影响机制。【结果】湿热处理后得到的漆膜厚度为110.8μm。与未处理试样相比,该预处理方法可以有效提升基材的表面粗糙度,涂饰后漆膜的剥离强度提高了120.0%,厚度提升了14.6%。处理前和处理后试样的漆膜耐水性等级相同,说明湿热处理不会降低漆膜质量。进一步分析表明:1734和1604 cm^(-1)处的峰强度降低,说明湿热处理使基材的木质素发生降解;1728和1050 cm^(-1)处的振动峰强度降低,也是由于该处理使半纤维素降解。这些变化导致基材的表面粗糙度提升,孔隙率增加,从而提高了水性漆的附着力。【结论】湿热处理是提升水性漆在木质基材表面附着力的高效、环保的预处理方法,可在较好地保持漆膜的其他性能的前提下,提高水性漆对基材表面的防护能力。

关键词：水曲柳湿热处理水性漆涂饰附着力涂膜性能

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锡铋合金/肉豆蔻酸制备具有金属外壳的储能木材

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北京林业大学学报 2024年第8期46卷 25-33页

作者：韦溶军王志闯王雪纯王婷欢王振宇何正斌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】利用锡铋合金对肉豆蔻酸浸渍材进行热处理,在热的驱动下将锡铋合金引入木材内部,以解决木基相变储能材料面临的液体泄漏和导热性差问题。【方法】以浸渍了肉蔻豆酸的杨木为基材,通过高低温交替热处理将锡铋合金与基材结合,制备... 详细信息

【目的】利用锡铋合金对肉豆蔻酸浸渍材进行热处理,在热的驱动下将锡铋合金引入木材内部,以解决木基相变储能材料面临的液体泄漏和导热性差问题。【方法】以浸渍了肉蔻豆酸的杨木为基材,通过高低温交替热处理将锡铋合金与基材结合,制备具有金属外壳的储能木材。利用扫描电镜、邵氏硬度计、万能力学试验机、导热系数仪、差式扫描量热仪对储能木材的微观形貌、端面硬度、顺纹抗压强度和热性能进行测试。【结果】在160~220℃热处理1~5 min下试样质量增长效果显著,力学性能与热性能随着热处理温度的上升与时间的延长而提升,顺纹抗压强度和端面硬度相较于未处理材分别提升了120.02%~149.59%、13.53%~46.93%,轴向、径向导热率分别提升了34.18%~165.67%、38.11%~80.70%。在190℃热处理5 min条件下锡铋合金的填充效果最佳,端面硬度、轴向、径向导热率达到最高值62.65 HD、0.5324和0.2987 W/(m·K)。木材内部肉豆蔻酸的留存率介于27.54%~63.68%之间,经过160℃热处理3 min后储能密度最高(59.38 J/cm3)。【结论】高低温交替热处理促使锡铋合金进入到木材的导管内,实现了不同程度的渗透。木材的三维孔隙结构与外层填充的锡铋合金解决了相变材料的液体泄漏及导热性差问题。制备的储能木材综合了木材、金属与相变材料的优势,具有更优异的端面硬度、顺纹抗压强度与热性能,有望应用于建筑墙体和储能地板等领域。

关键词：复合材料储能相变杨木肉豆蔻酸锡铋合金金属外壳

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