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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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热处理对竹材理化性能影响研究进展

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包装工程 2023年第5期44卷 24-33页

作者：霍鑫升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

目的归纳国内外现有热处理工艺对竹材理化性能的影响的研究进展,分析不足,并提出热处理竹材作为代木材料在包装领域的未来研究趋势。方法综述不同热处理竹材工艺(包含时间条件、温度条件、介质种类)的研究现状,总结竹材理化性能的变化... 详细信息

目的归纳国内外现有热处理工艺对竹材理化性能的影响的研究进展,分析不足,并提出热处理竹材作为代木材料在包装领域的未来研究趋势。方法综述不同热处理竹材工艺(包含时间条件、温度条件、介质种类)的研究现状,总结竹材理化性能的变化特点。结果当前热处理技术作为环保简易的竹改性技术表现出一定优势,但单一的工艺条件对竹材原有性能会产生负向影响,需对工艺参数和反应条件进行开发改进,并设计相应的制备装置。结论采用热处理条件多线程综合工艺可以在优化竹材性能的同时,保持甚至降低中高温对竹结构的破坏,从而增加热处理竹材的使用年限,并拓展其使用领域。

关键词：竹材性能热处理代木材料环保包装

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热改性工艺对欧洲赤松化学成分变化及耐腐性的影响

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北京林业大学学报 2022年第2期44卷 123-130页

作者：柯美慧王望曹金珍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】为了探究热改性温度和压力条件对欧洲赤松(Pinus sylvestris)化学成分变化及耐腐性的影响规律,进而揭示热改性工艺、化学成分变化和木材耐腐性之间的响应机制。【方法】在不同温度(150、180、210℃)、加压或常压条件下对欧洲赤... 详细信息

【目的】为了探究热改性温度和压力条件对欧洲赤松(Pinus sylvestris)化学成分变化及耐腐性的影响规律,进而揭示热改性工艺、化学成分变化和木材耐腐性之间的响应机制。【方法】在不同温度(150、180、210℃)、加压或常压条件下对欧洲赤松边材进行热改性,分析热改性前后抽提物、木质素、综纤维素、α-纤维素和半纤维素质量分数的变化。以密黏褶菌为试验菌种,研究热改性木材在腐朽过程中化学成分的变化,并采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对其微观形貌进行表征。【结果】热改性温度越高,欧洲赤松质量损失率越高;热改性过程中抽提物和木质素质量分数上升,综纤维素、α-纤维素和半纤维素质量分数降低;在同一温度下,加压条件比常压条件下热改性质量损失率和化学成分变化更为显著。与常压热改性相比,加压热改性材耐腐性较好,且温度越高,耐腐性越强。加压180℃腐朽12周后质量损失率为18.8%,耐腐等级为Ⅱ级(耐腐);加压210℃腐朽12周后质量损失率为8.4%,耐腐等级为Ⅰ级(强耐腐)。腐朽过程中,耐腐性能无明显变化的常压150℃、加压150℃和常压180℃热改性材与对照组的化学成分变化趋势相似,随着腐朽时间的延长,综纤维素、α-纤维素和半纤维素质量分数持续下降,木质素质量分数持续上升。常压210℃、加压180℃和加压210℃热改性材的木质素质量分数变化不明显,综纤维素和α-纤维素的降解速度明显变慢。【结论】热改性过程中不同的温度和压力对木材的化学成分变化和耐腐性产生不同程度的影响。温度较高且加压的热改性条件会增加热改性过程中半纤维素和α-纤维素的降解,综纤维素质量分数大幅下降,抽提物、木质素质量分数大幅上升。热改性后综纤维素的减少使得褐腐真菌对木材的降解程度降低,降解速度变慢,木质素、抽提物质量分数的上升又对真菌进一步降解细胞壁成分具有一定的抑制作用,从而提升热改性材的耐腐性。

关键词：欧洲赤松热改性工艺化学成分耐腐性

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以Cu颗粒强化导热的木质基复合相变储热材料性能研究

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北京林业大学学报 2022年第12期44卷 132-141页

作者：何林韩凌凯莉任瑞清陈瑶高建民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】高导热的填料虽然能够提升木质基复合相变储热材料的储放热速率,但存在的易团聚现象无法使其均匀分散于材料内部。本研究旨在利用溶液还原法,由内而外地在轻木基体内原位生成单分散的金属铜颗粒,为提高木质基复合相变储热材料... 详细信息

【目的】高导热的填料虽然能够提升木质基复合相变储热材料的储放热速率,但存在的易团聚现象无法使其均匀分散于材料内部。本研究旨在利用溶液还原法,由内而外地在轻木基体内原位生成单分散的金属铜颗粒,为提高木质基复合相变储热材料的储放热性能探索绿色、经济的道路。【方法】首先利用酸性亚氯酸钠溶液对轻木进行脱木素处理以提高其对相变材料的封装效率。然后利用CuSO_(4)溶液与抗坏血酸溶液在脱木素轻木内利用溶液还原法多次循环制备单分散金属Cu颗粒,并将反应完全后的轻木利用真空浸渍法与石蜡(PW)制备具有Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料。采用场发射电子显微镜(SEM)、红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、差式扫描量热仪(DSC)、导热系数测试仪和温度巡检仪对材料的微观、结晶、化学结构及储放热性能进行评价。【结果】轻木经脱木素处理后其对石蜡的封装效率从64.9%提升至了82.6%。经过抗坏血酸对Cu^(2+)的还原作用,在轻木基体内原位制造出了Cu。然而循环次数过少,Cu不能均匀地分布在木材基体内,而过多的循环次数则会过量地影响轻木对相变材料的封装效果;其中3次的循环次数最为合适,以此所制备的复合相变储热材料导热系数提升了1.76倍,熔融与凝固潜热分别高达143.7、142.9 J/g,同时储热与放热时间分别缩短了23.7%与32.6%,展现出了更好的温度调节潜力。【结论】利用溶液还原法能够有效地在轻木基体内均匀制备金属Cu颗粒,并且以3次循环制备的Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料储放热性能较好。

关键词：轻木铜导热复合相变储热材料

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外源酸催化对木材半纤维素热降解规律的影响

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北京林业大学学报 2022年第4期44卷 147-156页

作者：雒翠梅王旭洁母军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材料科学与技术学院北京100083

【目的】高温热处理可使木材半纤维素部分降解,改善木材的尺寸稳定性。使用外源酸可降低木材半纤维素热降解温度,因此有必要明确其热降解规律。【方法】采用碱法分离的方式提取出杨木和杉木的半纤维素,通过傅里叶红外光谱仪和热重分析... 详细信息

【目的】高温热处理可使木材半纤维素部分降解,改善木材的尺寸稳定性。使用外源酸可降低木材半纤维素热降解温度,因此有必要明确其热降解规律。【方法】采用碱法分离的方式提取出杨木和杉木的半纤维素,通过傅里叶红外光谱仪和热重分析法研究引入外源酸条件下(两种外源酸AlCl_(3)和H_(3)PO_(4),每种外源酸的浓度分别为0.1和0.3 mol/L)半纤维素的热降解规律。【结果】碱法分离出的木材半纤维素,其红外谱图符合阔叶材和针叶材半纤维素的基本特征。经AlCl_(3)和H_(3)PO_(4)处理后,相比未处理的半纤维素,羟基峰发生红移,且半纤维素的特征吸收峰强度显著降低。热重分析显示:两种外源酸预处理的木材半纤维素的起始降解温度(T_(5%))从200℃左右降低至95~150℃,且主要降解温度范围从200~300℃降低至100~150℃。在相同浓度下,AlCl_(3)处理后半纤维素的T_(5%)(150℃)大于H_(3)PO_(4)的(95℃)。当AlCl_(3)浓度增大时,半纤维素热分解速率加快,但T_(5%)无明显变化。随H_(3)PO_(4)浓度增大时,半纤维素热分解速率和T_(5%)均减小。相比未处理的杨木半纤维素热解活化能(199.68 kJ/mol)和杉木半纤维素热解活化能(231.12 kJ/mol),AlCl_(3)和H_(3)PO_(4)处理后的热解活化能显著降低。在相同浓度0.3 mol/L的条件下,AlCl_(3)处理后杉木半纤维素的平均活化能(112.31 kJ/mol)要低于H_(3)PO_(4)的(125.82 kJ/mol)。【结论】本研究采用的两种外源酸均可显著降低半纤维素的热降解温度。总体来讲,AlCl_(3)催化效果优于H_(3)PO_(4),杉木半纤维素对H_(3)PO_(4)较为敏感。可根据针、阔叶材半纤维素的差异性选择不同的外源酸性介质作为催化剂,加速热解反应速率,从而为外源酸在木材低温热处理的应用提供一定的理论支撑。

关键词：磷酸路易斯酸催化针叶材阔叶材半纤维素热降解

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植酸改性木粉制备及其吸附性能研究

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北京林业大学学报 2022年第2期44卷 131-140页

作者：丁梦祎任祺恺罗婧盈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】将木材加工剩余物木粉和改性木粉作为废水中染料污染物的吸附剂,并探究其性能,为木粉高值化利用提供一种策略。【方法】以植酸(PA)为绿色改性剂接枝木粉制备了木粉基吸附剂(PA-WF),利用SEM–EDS、ATR–FTIR、XRD、BET对PA-WF的... 详细信息

【目的】将木材加工剩余物木粉和改性木粉作为废水中染料污染物的吸附剂,并探究其性能,为木粉高值化利用提供一种策略。【方法】以植酸(PA)为绿色改性剂接枝木粉制备了木粉基吸附剂(PA-WF),利用SEM–EDS、ATR–FTIR、XRD、BET对PA-WF的表面形貌、元素分布、官能团、孔隙度、比表面积、结晶度和结晶结构进行表征,分析了植酸和木粉质量比、尿素和木粉质量比、反应温度和反应时间对木粉接枝率的影响,以及不同接枝率木粉的亚甲基蓝染料溶液吸附容量,探究了PA-WF在不同吸附时间、亚甲基蓝染料不同初始质量浓度条件下的吸附容量变化规律。【结果】当植酸和木粉质量比2.5∶5、尿素和木粉质量比3∶50、反应温度70℃、反应时间3 h时,可制备接枝率为11.31%的改性木粉。SEM–EDS、ATR–FTIR、XRD和BET测试结果表明:PA成功接枝在木粉上引入磷酸基团,且增大了木粉的比表面积、平均孔径和孔体积。吸附测试结果表明:PA-WF在接枝率为8%时吸附性能最优,吸附容量可达22.53 mg/g,比未改性木粉的吸附容量(10.50 mg/g)提高了114.57%;PA-WF的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程与准二级动力学方程。【结论】采用适当条件制备植酸接枝改性木粉,经推测其吸附过程属于离子交换的单分子层化学吸附。利用植酸中阴离子磷酸基团,可大幅提升木粉的吸附性能,为木粉的高值化利用提供新的思路。

关键词：木粉吸附染料接枝改性植酸

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高温热处理对挪威云杉及泡桐木振动性能和化学组分的影响

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林产工业 2023年第11期60卷 14-20页

作者：蔡金澄雒翠梅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材料科学与技术学院北京100083

为考察高温热处理对2种乒乓球底板基材常用木材的振动性能及化学组分的影响,采用常压水蒸气为保护介质,对挪威云杉(Picea abies)和泡桐(Paulownia tomentosa)木材进行热改性处理,温度为190、210、230℃,保温时间为2 h,分析不同热处理温... 详细信息

为考察高温热处理对2种乒乓球底板基材常用木材的振动性能及化学组分的影响,采用常压水蒸气为保护介质,对挪威云杉(Picea abies)和泡桐(Paulownia tomentosa)木材进行热改性处理,温度为190、210、230℃,保温时间为2 h,分析不同热处理温度对2种木材振动性能、结晶度及化学官能团的影响。结果表明:热处理后,挪威云杉和泡桐木的化学组分均发生了一定变化,但均未发生某一组分的完全降解;2种木材的结晶度均有所提升,挪威云杉在230℃时显示出最大结晶度增幅(52.15%,+4.13%),而泡桐的最大增幅出现在210℃(42.94%、+6.17%)。高温热处理能有效改善挪威云杉和泡桐木的固有频率f、对数衰减率δ以及比动弹性模量E/ρ。

关键词：挪威云杉木泡桐木高温热处理振动性能化学组分

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热改性木材化学成分变化及其影响因素

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世界林业研究 2022年第6期35卷 56-62页

作者：刘淑敏曹金珍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

木材易产生吸湿变形和腐朽等问题,影响其应用效果。热改性处理可有效提升木材的尺寸稳定性和耐久性,并具有无毒、环保的特点,是一种极具潜力的木材改性方法。文中综述了木材组分(纤维素、半纤维素、木质素、抽提物)在热改性过程中发生... 详细信息

木材易产生吸湿变形和腐朽等问题,影响其应用效果。热改性处理可有效提升木材的尺寸稳定性和耐久性,并具有无毒、环保的特点,是一种极具潜力的木材改性方法。文中综述了木材组分(纤维素、半纤维素、木质素、抽提物)在热改性过程中发生的化学变化,以及木材树种和部位、处理介质、处理温度和时间对木材热降解的影响。经不同热改性工艺处理后,木材的化学成分变化存在较大差异。探明热改性工艺、热改性材化学成分变化和性能之间的响应机制,将有助于开发或优化热改性技术,从而得到性能优异的热改性材,拓宽其应用领域。

关键词：木材热改性化学成分影响因素

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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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壳聚糖/结冷胶双层膜制备工艺优化及表征

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中国塑料 2022年第11期36卷 14-23页

作者：杨旭方健覃敏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

以壳聚糖(CS)和结冷胶(GG)为原料,采用溶液流延法并结合层层自组装技术制备了CS/GG双层膜,通过单因素和响应面试验优化制备工艺条件,并对双层膜的微观形貌、化学结构、力学性能、光学性能、阻水性能和抗氧化性能进行评价。结果表明,CS... 详细信息

以壳聚糖(CS)和结冷胶(GG)为原料,采用溶液流延法并结合层层自组装技术制备了CS/GG双层膜,通过单因素和响应面试验优化制备工艺条件,并对双层膜的微观形貌、化学结构、力学性能、光学性能、阻水性能和抗氧化性能进行评价。结果表明,CS质量分数1.7%、GG质量分数1.5%、CS与GG成膜液体积比4/6、甘油质量分数25%条件下双层膜的拉伸强度为38.83 MPa、透湿量为750.76 g/(m^(2)·d);与单层膜相比,CS/GG双层膜表面光滑、截面致密,红外光谱分析结果表明双层膜具有良好的相容性;双层膜可以有效改善纯CS膜、纯GG膜的力学性能和阻水性能。

关键词：壳聚糖结冷胶双层膜层层自组装响应面优化

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