检索结果-内蒙古大学图书馆

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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热压作用下菌丝体粘接杨木单板的机理研究

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林产工业 2024年第5期61卷 12-18页

作者：程泳彬胡畔王望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

菌丝体复合材料在成型过程中,菌丝体作为粘合剂发挥着至关重要的作用。基质表面与菌丝体形成特殊的胶合界面,热压可改善界面的结合性能,对于复合材料的力学性能具有重要影响。以杨木单板为研究对象,采用云芝栓孔菌(Trametes versicolor... 详细信息

菌丝体复合材料在成型过程中,菌丝体作为粘合剂发挥着至关重要的作用。基质表面与菌丝体形成特殊的胶合界面,热压可改善界面的结合性能,对于复合材料的力学性能具有重要影响。以杨木单板为研究对象,采用云芝栓孔菌(Trametes versicolor)、木蹄层孔菌(Fomes fomentarius)和血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)3种白腐菌对其定殖14 d,在热压作用下构建菌丝体/木材胶合界面,并通过单搭接拉伸剪切试验评估杨木单板/菌丝体的界面胶合强度。结果表明:菌丝体/杨木单板胶合界面的形成过程中,白腐菌腐朽引起单板表面性质的变化,热压促进了界面层的反应。血红密孔菌菌丝体膜的胶合性能最优,在150℃,1.5 MPa的热压条件下,其胶合强度可达(1.34±0.11)MPa。菌丝体与木材之间的胶合界面通过机械互锁、氢键、席夫碱反应和木质素再聚合形成。研究结论可为菌丝体复合材料的性能调控提供参考。

关键词：菌丝体膜单板胶合热压搭接剪切强度界面结合机理

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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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ODA⁃TA@L⁃CNC的制备及对多功能PLA复合膜的影响

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中国塑料 2023年第12期37卷 7-15页

作者：孙子佳雒翠梅王启航王旭洁母军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

以竹剩余物为原料制备木质纤维素纳米晶(L-CNC),利用单宁酸(TA)中邻苯二酚基团的化学反应活性,将十八胺(ODA)接枝到L-CNC表面对其改性,采用溶液浇铸法制备聚乳酸(PLA)复合膜,探讨了改性前后不同含量LCNC对PLA复合膜力学性能、抗氧化性... 详细信息

以竹剩余物为原料制备木质纤维素纳米晶(L-CNC),利用单宁酸(TA)中邻苯二酚基团的化学反应活性,将十八胺(ODA)接枝到L-CNC表面对其改性,采用溶液浇铸法制备聚乳酸(PLA)复合膜,探讨了改性前后不同含量LCNC对PLA复合膜力学性能、抗氧化性能、紫外屏蔽性能及疏水性能的影响。结果表明,ODA通过TA接枝到L-CNC表面可以提高L-CNC与PLA的相容性;当改性物ODA-TA@L-CNC的含量为PLA的1%(质量分数,下同)时,复合膜的断裂伸长率和断裂韧性分别为20.42%和8.55 MJ/m^(3),是纯PLA膜的4倍和11倍,拉伸强度达到46.84 MPa;疏水性能得到显著改善,1 min内接触角稳定达到约100°;当ODA-TA@L-CNC含量为1.5%时,复合膜的DPPH自由基清除率为49.30%,表现出良好的抗氧化性能;在紫外区波长范围内的平均阻隔比为44.81%,可以屏蔽大部分UVB(280~320 nm)光谱。

关键词：聚乳酸木质纤维素纳米晶单宁酸十八胺复合膜

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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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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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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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氯化锌浸渍处理对樟子松热处理材尺寸稳定性和处理能耗的影响

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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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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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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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