木材苯醇抽提物膠合效應(yīng)的研究

木材苯醇抽提物膠合效應(yīng)的研究

云南德宏和云南西部地區(qū)廣泛種植木爾塔杏樹。其木材為熱帶闊葉材,具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和耐水、耐腐、耐久性,且木材的花紋色澤美觀,是制作高檔家具、地板,以及用于室內(nèi)外裝飾的好材料,為世界公認(rèn)的著名珍貴木材。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,柚木木材是一種難膠合的木材。柚木木材表面所呈現(xiàn)明顯的墨線和顏色較深的油斑表明柚木木材是油質(zhì)較重的木材,其可能是柚木木材膠合性能不佳的主要原因。為了了解柚木木材所含的油性物質(zhì)對(duì)木材膠合性能的影響,本項(xiàng)研究以典型易膠合材——西南樺(Betulaalnoides)為載體和參照材,用柚木木材的苯醇抽提物液(Liquidextractivesofbenzene-alcoholfromteak,簡(jiǎn)稱:LEBAT)涂刷在西南樺木材表面,與未經(jīng)LEBAT涂刷的西南樺木材的潤濕性和膠合性能作對(duì)比分析,以此了解柚木苯醇提取物對(duì)西南樺木材膠粘劑三聚氰胺改性脲醛樹脂膠(MUF)膠合效果的影響。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料和設(shè)備(1)g/cm3參試的柚木木材產(chǎn)自云南紅河,其木材的氣干密度為0.645g/cm3,含水率為9.02%。西南樺木材為易膠合參照材,產(chǎn)自云南蒙自,其木材的氣干密度為0.626g/cm3,含水率為9.28%。(2)粘合劑三聚氰胺改性脲醛樹脂膠(MUF),實(shí)驗(yàn)室自制,其主要技術(shù)參數(shù)如表1。(3)提取溶劑的選擇由于柚木木材中所含的脂肪、脂肪酸等親油性物質(zhì)是主要的提取物質(zhì),故本試驗(yàn)以苯醇為抽提溶劑。除此之外,在其木材的苯醇抽提物中還含有單寧等。(4)測(cè)試設(shè)備精截鋸、平刨、熱壓機(jī)、萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、JC2000A型接觸角/界面張力測(cè)量儀、500mL索氏抽提器等。1.2測(cè)試方法(1)表面處理的確定取自然氣干的西南樺徑切材,將其加工成長×寬×高=30mm×15mm×10mm的兩組試件,每組試件數(shù)n=12個(gè)。一組用柚木木材的苯醇抽提物液(LEBAT)對(duì)試件作表面處理(簡(jiǎn)稱:處理材),一組試件表面不作LEBAT處理,作參照(簡(jiǎn)稱:參照材)。膠合試件的規(guī)格按GB/T14074-2006中的規(guī)定執(zhí)行,膠合試件的膠合條件:涂膠量為120g/m2(單面),熱壓溫度為120℃,熱壓壓力為1Mpa。(2)用木木材醇提取物溶液的提取按國標(biāo)GB/T2677.6-1994《造紙?jiān)嫌袡C(jī)溶劑抽提物含量的測(cè)定》規(guī)定的方法,使用500mL索氏抽提器制備LEBAT。(3)接觸角的測(cè)定表面接觸角是用以檢測(cè)液體對(duì)固體潤濕程度的關(guān)鍵指標(biāo)之一。將參照材試件分別放入接觸角測(cè)量儀的樣品池中,將0.001mL的蒸餾水和本實(shí)驗(yàn)用MUF分別滴在參照材表面,測(cè)定每一液體與試件之間接觸角。(4)性能測(cè)試方法采用國標(biāo)GB/T14074-2006《木材膠粘劑及其樹脂檢驗(yàn)方法》和GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》對(duì)膠合強(qiáng)度和木破率的評(píng)價(jià)方法以及表2所示的對(duì)膠合有效性的評(píng)價(jià)方法。2結(jié)果與分析2.1西南樺木材試件表面與液體的親和性差異MUF和蒸餾水對(duì)處理材和參照材的表面接觸角的測(cè)定結(jié)果如表3。從表3可知:處理材表面的潤濕性明顯比參照材差。由于木材的潤濕性除了取決于所用液體的粘度等物理性狀外,還取決于木材表面的孔隙度和對(duì)液體的親和性等。因此,表3所示的處理材及參照材接觸角的差異指出:當(dāng)所用液體性質(zhì)一定時(shí),經(jīng)LEBAT作木材表面處理后改變了本來潤濕性很好的西南樺木材試件表面的孔隙度或?qū)λ蚆UF的親和性。前者可能是因LEBAT的干涸體堵塞了其木材表面的部分空隙,從而影響膠液的物理滲透和膠釘結(jié)合效應(yīng)的形成;后者可能是LEBAT的油性與水、MUF的不相溶性,從而影響了西南樺木材試件表面與MUF良好膠合效應(yīng)的形成。以此表明MUF與蒸餾水對(duì)西南樺木材試件表面接觸角的差異在于其自身物理性質(zhì)的不同。2.2膠合強(qiáng)度的分析處理材和參照材的MUF膠合性能及其評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。其中,按文獻(xiàn)提出的膠合有效性將處理材試件分成了3組。根據(jù)上述對(duì)西南樺處理材及參照材潤濕性的討論,經(jīng)LEBAT處理過的西南樺既不會(huì)有良好的膠合強(qiáng)度,也不會(huì)有滿意的木破率;然而,表4中的實(shí)測(cè)結(jié)果卻表明:LEBAT不但沒有降低西南樺木材試件的膠合強(qiáng)度(3.44Mpa),反而,除了第三組以外,總體上提高了西南樺木材試件的膠合強(qiáng)度(至4.01Mpa);LEBAT降低的只是其木破率。進(jìn)一步地從表4看出,3組處理材的膠合性能呈現(xiàn)出共同規(guī)律:其膠合強(qiáng)度與木破率呈現(xiàn)出明顯的反比關(guān)系;膠合強(qiáng)度越高則木破率越低。依木材的膠合性能(包括膠合強(qiáng)度和木破率)是膠層、過渡層和膠釘加強(qiáng)層的化學(xué)、物理和機(jī)械結(jié)合效應(yīng)的總成這一觀點(diǎn)來看,則可分析為:第一組試件沒有形成完整的膠合層,只有膠層,但無過渡層和膠釘加強(qiáng)層;LEBAT加強(qiáng)了其膠層的化學(xué)結(jié)合效應(yīng),但缺乏過渡層的物理結(jié)合效應(yīng)和過渡層和膠釘層的機(jī)械結(jié)合效應(yīng),因此雖然具有很高的膠合強(qiáng)度(4.67Mpa),但木破率卻為零(圖1-a)。實(shí)際上,這是一種特別無效的膠合。第二組試件也沒有形成完整的膠合界面,只有膠層和過渡層,但無膠釘加強(qiáng)層;膠層和過渡層一起形成的膠合強(qiáng)度大于過渡層外側(cè)表層木材的橫紋抗拉強(qiáng)度,造成以破壞表面存有淺薄木絲特征的緊靠過渡層的木材的破壞,因此表現(xiàn)出較高的膠合強(qiáng)度(4.16Mpa)和較低的木破率(26%,圖1-b)。這也是一種無效膠合。與第一、二組試件根本不同,第三組試件所形成的是完整的膠合層,即:擁有良好的膠層、過渡層和膠釘加強(qiáng)層,其膠合強(qiáng)度(3.11Mpa)雖然不如第一、二組試件高,但木破率卻非常高(98.8%,圖1-c)。顯然,這是一種良好的有效膠合。同時(shí)還可看出:由于其破壞面均發(fā)生在膠合層外側(cè)的木材部分而不是膠合層內(nèi)的任一層面,因此其所謂的有效膠合體現(xiàn)出來的并不是膠合層的膠合強(qiáng)度,而是木材的橫紋抗拉強(qiáng)度。實(shí)際上木材的橫紋抗拉強(qiáng)度本來就應(yīng)該低于經(jīng)LEBAT加強(qiáng)了的膠合層的膠合強(qiáng)度。綜上可知,LEBAT可以加強(qiáng)膠層的化學(xué)結(jié)合效應(yīng)(表4中的第一、二組試件),但卻有礙膠釘層的機(jī)械膠合效應(yīng)。由此可以判斷:造成西南樺木材試件膠合性能不佳的主要原因應(yīng)該是涂刷在其試件表面的LEBAT干涸物部分或幾乎全部填充甚至堵塞了木材表面的空隙,從而影響了其木材試件的物理滲透性和膠釘結(jié)合效應(yīng)。由此可分析柚木木材的苯醇抽提物對(duì)木材MUF膠合效果的影響。尤其對(duì)柚木人工干燥材而言,因?yàn)槿斯?qiáng)制快速干燥會(huì)加劇柚木木材的苯醇抽提物向其表面大量遷移,并隨水分的逸散而干涸、沉淀在木材表面,從而妨礙膠液的滲透和膠釘層的形成。至于LEBAT產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合增強(qiáng)效應(yīng)(而不是預(yù)計(jì)中的膠合界面的油層障礙效應(yīng)),很可能是LEBAT本身的一些基本性質(zhì)和經(jīng)溫度、pH環(huán)境等處理后膠合條件改變了的一些基本性質(zhì)并沒有影響化學(xué)結(jié)合的緣故。從試驗(yàn)可看出,影響柚木木材MUF膠合性能的主要原因是積聚在其木材表面的苯醇抽提物影響了木材的物理滲透性,而導(dǎo)致其膠釘效應(yīng)的缺乏。既然化學(xué)結(jié)合效應(yīng)并未降低膠合強(qiáng)度,因此,正如表4所顯示結(jié)果那樣,化學(xué)結(jié)合效應(yīng)就不是影響柚木木材膠合性能的主要原因。3醇抽提物對(duì)促進(jìn)馬克思主義膠合材料膠合的影響(1)積聚在木材表面的柚木苯醇抽提物妨礙了MUF對(duì)被膠合材表面的潤濕性。(2)積聚在木