检索结果-内蒙古大学图书馆

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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热处理对木材多尺度结构及力学性能影响的研究现状

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材料导报 2024年第18期38卷 277-284页

作者：王旭洁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北京100083 北京林业大学材料科学与技术学院木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

热处理是一种改善木材尺寸稳定性的重要方法,同时会引起木材多尺度结构变化,进而影响热处理材的微宏观力学性能。本文从纳米、微米、毫米三个尺度总结了热处理对木材结构单元及力学性能的影响。在纳米尺度,热处理过程中木材半纤维素大... 详细信息

热处理是一种改善木材尺寸稳定性的重要方法,同时会引起木材多尺度结构变化,进而影响热处理材的微宏观力学性能。本文从纳米、微米、毫米三个尺度总结了热处理对木材结构单元及力学性能的影响。在纳米尺度,热处理过程中木材半纤维素大量降解导致其作为界面偶联剂的基质特性被破坏;纤维素的羟基与半纤维素降解产生的有机酸发生酯化反应,其分子间氢键以及与半纤维素连接的氢键大量断裂,引起分子链断裂,削弱了半纤维素与纤维素之间的结合强度;多糖解聚引起木质素相对含量变化,木质素自缩聚反应以及与多糖降解产物发生的交联反应是热处理后细胞壁基质力学性能发生变化的重要因素。在微米尺度,热处理木材细胞壁胞间层出现裂缝,各细胞间产生分离,微纤丝的定向排列规律性下降、倾角增大,沿微纤丝长度方向断裂,进而引起细胞壁力学强度明显下降。在毫米尺度,早晚材的横切面上由方形、圆形变成椭圆形,其中早材开裂较多;径切面上管胞和导管的胞壁变形开裂,随着热处理程度增加,胞壁出现垂直轴向断裂、纹孔破坏、木射线开裂等现象,射线薄壁细胞被大量破坏,进而引起木材的载荷承载能力下降。本文可以为深入研究热处理对木材各尺度结构及力学性能的影响机制提供参考。

关键词：木材热处理多尺度结构力学性能

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利用静电吸附构建生物基核壳阻燃剂用于阻燃改性牛皮纸

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材料导报 2023年第5期37卷 251-257页

作者：耿亚茹杨国超徐冰冰张求慧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

为了改善聚磷酸铵(APP)使基材表面变色和力学性能降低的缺点,同时符合阻燃剂的绿色发展趋势,制备了一种核壳结构的生物基阻燃剂(APP@EP)。采用植酸钠(PA-Na)和蛋清蛋白(EWP)作为壳体材料,在水溶液中通过静电吸附作用将其逐层沉积在APP... 详细信息

为了改善聚磷酸铵(APP)使基材表面变色和力学性能降低的缺点,同时符合阻燃剂的绿色发展趋势,制备了一种核壳结构的生物基阻燃剂(APP@EP)。采用植酸钠(PA-Na)和蛋清蛋白(EWP)作为壳体材料,在水溶液中通过静电吸附作用将其逐层沉积在APP表面。通过涂布工艺将APP@EP应用于牛皮纸,并对阻燃牛皮纸的阻燃性能和力学性能进行了研究。热重(TG)分析表明,APP@EP在高温下的热稳定性显著增强,700℃时残炭量达到56.7%。APP@EP阻燃改性牛皮纸的极限氧指数值(LOI)从19.8%提高到45.2%,炭化长度从210 mm降低到41 mm。与APP阻燃改性牛皮纸相比,APP@EP阻燃改性牛皮纸的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别降低了35.91%和44.98%,抗张指数提高了24.92%。对残炭的进一步研究表明,APP@EP阻燃改性牛皮纸经过燃烧后,形成了完整致密的含有P-O-P和P-O-C结构的炭层,并且其石墨化程度较高。

关键词：生物基阻燃剂核-壳结构聚磷酸铵(APP) 牛皮纸

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低温脱脂豆粕增强棉籽粕胶黏剂制备与性能

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北京林业大学学报 2024年第6期46卷 137-144页

作者：雷咏睿林熙翔牛文希李祝其陈惠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北京100083

【目的】阐明不同豆粕添加量对改性棉籽粕胶黏剂耐水胶合强度和黏度的影响机理,为蛋白基胶黏剂的工业化生产与应用提供依据。【方法】以高温脱酚棉籽粕、低温脱脂豆粕和交联剂三缩水甘油胺为原料,在控制豆粕添加量与原料配比的基础上,... 详细信息

【目的】阐明不同豆粕添加量对改性棉籽粕胶黏剂耐水胶合强度和黏度的影响机理,为蛋白基胶黏剂的工业化生产与应用提供依据。【方法】以高温脱酚棉籽粕、低温脱脂豆粕和交联剂三缩水甘油胺为原料,在控制豆粕添加量与原料配比的基础上,合成豆粕改性棉籽粕胶黏剂,并制备杨木胶合板。采用旋转流变仪测试胶黏剂黏度;采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线晶体衍射仪和扫描电子显微镜表征胶黏剂的结构和形貌;采用热重分析仪和万能力学拉伸实验机分析胶黏剂的热稳定性和胶接力学性能;最后,综合解析改性胶黏剂的胶接增强机理。【结果】随着豆粕添加量的提高,体系中赖氨酸数量增多,提供了更多的交联反应活性位点,形成多重交联网络结构的机械互锁作用,提高了胶黏剂的耐水胶接性能和黏度。当豆粕添加量为10%时,胶黏剂TCM/SM10的干状和耐水胶合强度分别为1.24和0.79 MPa。提高豆粕添加量至30%时,胶黏剂的干状和耐水胶合强度相比TCM分别提高了60.4%和27.8%,达1.54和0.92 MPa,胶黏剂黏度提高至20.689 Pa·s,且热稳定性、韧性均有所改善。【结论】采用低温豆粕部分替代棉籽粕交联改性制备棉籽粕胶黏剂,有效提高了胶黏剂的涂布性能和耐水胶接性能。为生产低成本高性能的改性棉籽粕胶黏剂提供新的思路,有助于推动蛋白基胶黏剂的规模化工业应用。

关键词：胶黏剂胶合强度胶合板豆粕棉籽粕

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MIL-100(Fe)处理杨木的阻燃性能研究

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北京林业大学学报 2024年第1期46卷 152-162页

作者：曹婷张晔孙子清王明枝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】为提高木材的阻燃抑烟性能,本研究采用金属有机框架材料(MOF)作为新型阻燃剂,选用MIL-100(Fe)处理木材,制备一种绿色环保的阻燃材料,旨在为木材阻燃提供新思路。【方法】以MIL-100(Fe)为阻燃剂,采用常压浸泡(WJP组)和真空加压浸... 详细信息

【目的】为提高木材的阻燃抑烟性能,本研究采用金属有机框架材料(MOF)作为新型阻燃剂,选用MIL-100(Fe)处理木材,制备一种绿色环保的阻燃材料,旨在为木材阻燃提供新思路。【方法】以MIL-100(Fe)为阻燃剂,采用常压浸泡(WJP组)和真空加压浸渍(W-JZ组)两种方法,在木材体内原位合成MIL-100(Fe)。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱分析处理材形貌结构;采用氮气吸附法对处理材的孔隙结构进行表征;采用极限氧指数、热重测试、锥形量热测试评估处理材的热稳定性和阻燃抑烟性能;最后采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱对残炭进行形貌结构表征并进行机理分析。【结果】两种处理方法均可在木材内原位合成MIL-100(Fe),其中W-JZ组有更多的MIL-100(Fe)前驱体溶液进入木材内部并完成结晶,质量增长率达24.36%,形成的晶体结构更完整均匀,尺寸更小。MIL-100(Fe)处理材表现出良好的热稳定性,其中W-JZ组残炭率提升了39.99%,热质量损失速率峰值降低了26.47%。MIL-100(Fe)处理材的总热释放量和总烟释放量降低,阻燃抑烟性能良好。MIL-100(Fe)发挥凝聚相与气相阻燃作用。其分解过程中可释放不可燃气体稀释可燃气体浓度,同时利用多级孔结构吸附烟气。分解后形成的Fe_(3)O_(4)催化木材脱水反应生成致密的炭层,阻止热量和氧气的传递及可燃性挥发产物的释放。【结论】本研究采用MIL-100(Fe)阻燃剂处理木材,有效提高了木材的热稳定性与阻燃抑烟性能,丰富了现有木材阻燃体系。

关键词：木材阻燃速生杨木原位合成金属有机框架材料(MOF)

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壳聚糖/明胶/植酸复合阻燃涂料的制备及性能

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北京林业大学学报 2024年第7期46卷 112-122页

作者：曾令顺李承禹雒翠梅徐文妍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材料科学与技术学院北京100083

【目的】为提高木材的阻燃性能,扩展生物基阻燃材料在木材中的应用,制备壳聚糖/明胶/植酸全生物基可膨胀复合阻燃涂料,并且探索其在木材上的应用性能。【方法】以壳聚糖和明胶为成膜物质,水为溶剂,按照壳聚糖、明胶和植酸质量比3∶2∶(0... 详细信息

【目的】为提高木材的阻燃性能,扩展生物基阻燃材料在木材中的应用,制备壳聚糖/明胶/植酸全生物基可膨胀复合阻燃涂料,并且探索其在木材上的应用性能。【方法】以壳聚糖和明胶为成膜物质,水为溶剂,按照壳聚糖、明胶和植酸质量比3∶2∶(0~1.5)制备可膨胀复合阻燃涂料;将其涂覆于木材表面后制备木材的阻燃涂层(CGPx)。利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱观察涂层的形貌结构以及元素分布;使用铅笔硬度仪和附着力检测评估涂层的硬度以及附着力;采用热重测试、可燃耐火测试和锥形量热测试综合评估处理材的热稳定性和阻燃性能;最后采用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱分析残炭的形貌结构和元素分布,并分析阻燃机理。【结果】CGPx在木材上表现出优良的附着力和硬度,其中CGP1.5组附着力等级达到1级,铅笔硬度达到7H。CGPx木材表现出优良的热稳定性,其中CGP1.5组残炭率达到44.2%。在可燃耐火测试中,CGPx木材表现出优异的耐火性能。在锥形量热测试中,CGP1.5组热释放速率峰值下降了34.3%,速率峰值出现时间推迟至284 s,总热释放量下降了15.5%,CO和CO_(2)释放速率也有所降低,同时火灾指数为0.189,火焰增长指数为0.708。木材的阻燃性能得到增强。【结论】使用全生物基阻燃涂料涂覆木材的处理方法,有效提高了木材的热稳定性与阻燃性能,丰富了绿色可持续的木材阻燃体系。

关键词：阻燃涂料壳聚糖明胶植酸生物基阻燃涂料速生杨木

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路易斯酸预处理对木材热降解特性的影响

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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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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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竹材户外劣化的主要形式及研究展望

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世界林业研究 2024年第3期37卷 67-73页

作者：车皓莹孔令凤李晨曦王玉娇彭尧曹金珍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

竹材及其制品在使用过程中易受到多种因素的影响发生劣化现象,导致性能降低和使用寿命缩短。目前,针对竹材老化、霉变、腐朽等方面的研究已取得了一定的成果。然而,有关竹材在多种劣化因子共同作用下的性能劣化及其劣化机理研究较少。... 详细信息

竹材及其制品在使用过程中易受到多种因素的影响发生劣化现象,导致性能降低和使用寿命缩短。目前,针对竹材老化、霉变、腐朽等方面的研究已取得了一定的成果。然而,有关竹材在多种劣化因子共同作用下的性能劣化及其劣化机理研究较少。文中综述了竹材在紫外光、湿热劣化因子、微生物作用下发生光老化、湿热老化、霉变、腐朽过程中的物理力学性能、微观构造和化学成分等变化,并对不同劣化形式之间的相互影响作用进行分析,进而提出竹材劣化的未来研究方向,以期为竹材的保护与利用研究提供理论参考。

关键词：竹材劣化光老化霉变腐朽

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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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