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基于热压处理的杨木密闭性材料的制备及性能研究

王娱  
【摘要】:为了满足特殊物品在运输储存过程中对包装材料绿色环保、密闭性的要求,本论文以速生杨木为材料,采用热压处理的方式来制备密闭性包装材料,探讨了热压工艺参数对速生杨木密实材料的密闭性及物理力学性能的影响,探究了速生杨木密实材料密度与密闭性的关系,并建立了速生杨木密实材料密度及密闭性能之间的数学模型,为进一步开发和利用速生杨木作为高实用价值的密闭性包装材料提供参考。得到的主要研究工作和结论如下:(1)经过处理,速生杨木密实材料的平均密度由素材的0.366 g/cm3提高到0.458~0.709 g/cm3,最高可达素材平均密度的1.94倍,热压因素对速生杨木密实材料平均密度影响的先后程度为热压压力、热压温度、热压时间,其中热压压力对密实材料影响效果显著;速生杨木密实材料的断面最大密度由素材的0.402 g/cm3提高到0.526~0.933 g/cm3,最高可达素材断面最大密度的2.32倍,热压因素对速生杨木密实材料断面最大密度影响的先后顺序为热压压力、热压温度、热压时间,其中热压压力对速生杨木密实材料的断面最大密度影响效果非常显著。(2)经过处理,速生杨木密实材料的小时泄漏率由素材的大于0.01 h~(-1)降低至0.0017~0.0096 h~(-1),密闭性等级由四级提升至三级以上,甚至可达二级;热压因素对速生杨木密实材料的小时泄漏率影响先后顺序为热压压力、热压温度、热压时间,其中热压压力对小时泄漏率的影响效果显著;热压温度为180°C,热压压力为2.0 MPa,热压时间为20 min是提升速生杨木密实材料密闭性的较优工艺方案。(3)以质量守恒和能量守恒为基础,以压力梯度为主要渗透力,建立了速生杨木密实材料断面最大密度与小时泄漏率的数学模型,验证结果显示:杨木密实材料的小时泄漏率理论计算值范围在0.0056~0.0096 h~(-1),超过72%的速生杨木密实材料小时泄漏实测值与理论计算值的差异率较小,表明模型能在一定程度上模拟速生杨木热压密实材料密度与气体泄漏过程的关系。(4)速生杨木密实材料顺纹抗弯弹性模量范围在9734.62~16092.80 MPa,均高于杨木素材的顺纹抗弯弹性模量,最高可达素材顺纹抗弯弹性模量的1.83倍,热压因素对顺纹抗弯弹性模量影响的先后顺序为热压压力、热压时间、热压温度,其中热压压力对顺纹抗弯弹性模量影响效果显著。(5)经过热压处理的速生杨木密实材料的吸湿回弹率范围在37%~89%,吸水回弹率范围在105%~169%,热压因素对速生杨木密实材料吸湿、吸水回弹性能影响的先后顺序为热压压力、热压温度、热压时间。(6)经过热压处理的速生杨木密闭材料的轮廓算术平均偏差在0.797~2.222 um的范围内,均低于素材的算术平均偏差,微观不平度十点高度在5.262~13.566 um的范围内,均低于素材的微观不平度十点高度,密实材料的粗糙度等级由素材的N9降至N6,可降低三个等级。(7)速生杨木密实材料的明度分布在73.19~86.50的范围内,红绿色品指数分布在5.53~9.49范围内,黄蓝色品指数分布在16.75~20.39的范围内,热压因素对速生杨木密实材料表面颜色的各个指标影响的先后顺序为热压温度、热压时间、热压压力。


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