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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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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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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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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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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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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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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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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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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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环境相对湿度对牛皮纸垫缓冲性能影响的研究

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包装工程 2023年第9期44卷 190-198页

作者：覃敏方健杨旭陶文轩于雷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

目的探究环境相对湿度对新型牛皮纸垫缓冲性能的影响。方法基于静、动态压缩试验,分析叠加层数分别为2、3、4的牛皮纸垫在环境相对湿度分别为30%、50%、70%、90%条件下的缓冲性能。结果在静态压缩试验中,牛皮纸垫静压承载能力随着环境... 详细信息

目的探究环境相对湿度对新型牛皮纸垫缓冲性能的影响。方法基于静、动态压缩试验,分析叠加层数分别为2、3、4的牛皮纸垫在环境相对湿度分别为30%、50%、70%、90%条件下的缓冲性能。结果在静态压缩试验中,牛皮纸垫静压承载能力随着环境相对湿度的增大而减弱、叠加层数的增多而增强。不同规格纸垫存在对应的湿度应力分界值,当材料所受外力小于湿度应力分界值时,其缓冲性能随着湿度的增大而提高;当外力大于湿度应力分界值时,缓冲性能随湿度的增大而减弱。一定湿度条件下,叠加层数对牛皮纸垫缓冲性能也存在影响:相对湿度为30%时,缓冲性能随叠加层数的增多而减弱;相对湿度为50%、70%、90%时,存在层数应力分界值,当材料所受外力小于层数应力分界值时,其缓冲性能随叠加层数的增多而减弱,当外力大于层数应力分界值时,缓冲性能随叠加层数的增多而增强。在动态压缩试验中,随着环境相对湿度的增加,牛皮纸垫传递给产品的最大加速度增大,缓冲性能减弱;叠加层数的增多,使其传递给产品的最大加速度减小,缓冲性能增强。结论研究结果对牛皮纸垫缓冲包装的设计和材料选择存在潜在的指导意义。

关键词：牛皮纸垫缓冲性能静态压缩动态压缩环境相对湿度

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