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东北主要树种落叶松、桦木和柞木胶接性能的研究

程瑞香  
【摘要】: 本文采用水性高分子异氰酸酯胶(API胶粘剂)对东北主要树种落叶松、桦木和柞木的胶接性能进行了研究。首先,研究了落叶松、桦木和柞木不同的剖切方向对木材胶接性能的影响,试验结果表明:落叶松径切板胶合强度试件的常态压缩剪切强度是弦切板常态压缩剪切强度的1.41倍,而落叶松径切板胶合强度试件的反复煮沸压缩剪切强度只是其弦切板胶合强度试件的反复煮沸压缩剪切强度0.29倍。对于桦木,径切板胶合强度试件的常态压缩剪切强度比弦切板的要小,径切板胶合强度试件的常态压缩剪切强度是弦切板常态压缩剪切强度的0.91倍,而径切板胶合强度试件的反复煮沸压缩剪切强度却比弦切板的大,径切板胶合强度试件的反复煮沸压缩剪切强度是弦切板胶合强度试件的1.23倍。对于柞木,径切板胶合强度试件的常态压缩剪切强度比弦切板的大,径切板胶合强度试件的常态压缩剪切强度是弦切板的1.22倍,而对于反复煮沸压缩剪切强度其径切板和弦切板间在显著性水平α=0.05的条件下没有显著性的差别。文中还分析了造成这些现象的原因,造成落叶松胶合强度试件径切板的常态压缩剪切强度比弦切板的常态压缩剪切强度大的原因主要是由于落叶松木材早晚材间的差异大,造成落叶松径切板胶合强度试件的反复煮沸压缩剪切强度比弦切板的小的原因是落叶松早晚材的湿涨率不一样以及纹孔的作用。造成桦木径切板胶合强度试件的常态压缩剪切强度比弦切板的小的主要原因是由于桦木木材本身弦径向强度的差异,即桦木径向的顺纹抗剪强度比弦向的大。造成桦木反复煮沸压缩剪切强度径切板的比弦切板的要大的主要原因是在弦切面木射线是被横断的,因此,在弦面上留下射线管胞的孔隙,在反复煮沸时这些孔隙成为了水分的通道,因而使桦木反复煮沸压缩剪切强度径切板的比弦切板的要大。造成柞木径切板的常态压缩剪切强度比弦切板的常态压缩剪切强度大的主要原因是,在径切板和弦切板上早材胶接的比例不同,径切板的胶合强度试件上早材胶接的比例相对少,而弦切板的胶合强度试件上早材胶接的比例比径切板的胶合强度试件上早材胶接的比例相对大,由于早晚材胶接过程中强度决定于早材,这部分胶接强度比较低,这就使得柞木径切板的常态压缩剪切强度比弦切板的大;同时在柞木弦径面胶接过程中由于实际胶接面积的不同也能造成弦径面上API胶粘剂与之形成的化学键的数量不同,这也是造成柞木径切板的常态压缩剪切强度比弦切板的大的原因之一。造成柞木径切板的反复煮沸压缩剪切强度与弦切板的反复煮沸压缩剪切强度没有显著性差别的主要原因是柞木细胞壁径面上的纹孔很多,而弦面上的木射线在经刨削后是横断的,留下许多孔隙,这使得弦径向均有成为水分通道的孔隙,造成柞木径切板的反复煮沸压缩剪切强度与弦切板没有显著性差别。 其次,对三种木材采用水性高分子异氰酸酯胶按时的胶接性能进行了比较研究,试验结果表明:在三种木材(径切面)当中,柞木的常态压缩剪切强度最高,其次是桦木,最小的是落叶松;而对于反复煮沸压缩剪切强度,桦木的值要比落叶松和柞木的高。文中同时对影响木材胶接性能的主要因子进行了研究。 再者,对落叶松的表面改性进行了研究,试验结果表明:采用H_2O_2溶液处理过的落叶松表面比未处理过的落叶松素材的常态压缩剪切强度提高15%,通过傅立叶红外 吸收光谱证明用HZOZ溶液处理落叶松木材表面可以提高其常态压缩剪切强度的机理主 要是氧化作用;通过对其表面接触角的测定可以看出,HZOZ溶液处理过的落叶松表面 润湿性增加。 最后,针对木材和水性高分子异氰酸酯的胶接机理进行了研究。通过傅立叶红外吸 收光谱(FTIR)和化学分析光电子能谱(:ESCA)证明A川胶粘剂与木材之间确实发生 了化学反应。通过差示扫描量热法(DS*)得出:API胶粘剂和木材间发生的反应所需 活化能远小于API胶粘剂的主剂+固化剂的活化能,亦即用API胶粘剂胶接木材时发生 的反应要比API胶粘剂本身的固化反应容易得多,所以在实际应用中须特别注意装配 时间。通过API胶粘剂对木材渗透性的研究可以看出:即使木射线发达的柞木的木射 线中也几乎看不到有API胶粘剂的渗入;说明木材弦面上的木射线没有起到引导API 胶粘剂渗入木材内部的作用。


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