新型木基復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、林業(yè)“三剩物”(截伐剩余物、營林剩余物、加工剩余物)資源豐富，“高效利用技術(shù)研發(fā)”被《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》列為優(yōu)先主題。筆者以楊木枝椏材等的粉末為基材，以電解紫銅粉為增強(qiáng)體，通過自主研發(fā)的高壓模塑成形工藝制備楊木/紫銅粉末新型木基復(fù)合材料；借助響應(yīng)面設(shè)計(jì)軟件(Design Expert)、三維立體數(shù)碼顯微鏡(3D SSDDM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析手段，優(yōu)化成形工藝，分析、表征試件

2、的性能與結(jié)構(gòu)。力求在人造板、造紙、生物質(zhì)能源等應(yīng)用領(lǐng)域之外開辟新的清潔高效利用途徑。論文的主要研究內(nèi)容、研究方法及得到的相應(yīng)研究結(jié)果如下：
　　 (1)通過研究楊木、松木、毛竹等的加工剩余物粉末的堆密度、顆粒形貌、粒度分布、壓縮性和成形性等，篩選制備木基復(fù)合材料的基材。結(jié)果表明：楊木粉末振實(shí)系數(shù)最高(達(dá)到1.498)、成形性最佳(達(dá)到0.89MPa)、利于無膠模塑成形的纖維素、木質(zhì)素等主要化學(xué)成分含量最高(達(dá)到79.6％)。因此

3、，將楊木粉末定為木基復(fù)合材料制備的基材。
　　 (2)融合金屬粉末溫壓成形與木質(zhì)材料無膠熱壓成形原理與技術(shù)，采用封閉式剛性模對(duì)楊木粉末實(shí)行高壓模塑成形；結(jié)合單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析法，以楊木粉高壓模塑成形材料的靜曲強(qiáng)度、吸水率、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)木質(zhì)基復(fù)合材料的高壓無膠模塑成形工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。獲得的最佳高壓模塑成形工藝條件為：成形溫度160℃、成形壓力70Mpa、保溫時(shí)間30min。
　　 (3)根據(jù)楊

4、木粉末工藝特性研究成果設(shè)計(jì)楊木粉末滑軸承高壓無膠模塑成形模，并對(duì)成形陰模和上下模沖進(jìn)行了強(qiáng)度校核。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的模具滿足成形工藝要求，且試件尺寸穩(wěn)定性較好。
　　 (4)不同混合比例的楊木/紫銅粉末復(fù)合材料的性能與結(jié)構(gòu)分析、表征結(jié)果表明：
　　 ①紫銅粉末的添加對(duì)增強(qiáng)木基復(fù)合材料的強(qiáng)度有利，但當(dāng)紫銅粉添加量大于50wt％時(shí)，木基復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、壓潰強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)的增幅十分有限，甚至出現(xiàn)個(gè)別力學(xué)性能指標(biāo)

5、(如表觀硬度)呈下降趨勢。因而認(rèn)為當(dāng)紫銅粉末的添加量達(dá)到50wt％時(shí)，木基復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳。
　　 ②試件SEM斷口形貌表明，高壓無膠模塑成形木基復(fù)合材料結(jié)合界面有膠粘物。正因這種膠粘物潤濕并使楊木粉末顆粒間、楊木粉顆粒與銅粉間的界面變得模糊，認(rèn)為發(fā)生了熱塑融合，從而使復(fù)合材料的材質(zhì)密實(shí)而強(qiáng)韌；銅粉的添加能阻礙裂紋的生長，在木基復(fù)合材料中起到了彌散強(qiáng)化作用；但銅粉的添加量過大，會(huì)誘發(fā)木基復(fù)合材料的脆弱連接，對(duì)復(fù)合材料的