【摘要】：木材膠合界面在多相體系中起著載荷傳遞和應(yīng)力分散等作用,其結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能對實木膠合產(chǎn)品的整體強度、韌性以及耐久性存在重要影響,已成為研究的熱點科學(xué)問題之一。實木膠合產(chǎn)品的復(fù)合技術(shù)與性能開發(fā)大多停留在宏觀層面,由于組成實木膠合產(chǎn)品主體的木質(zhì)單元在性能和結(jié)構(gòu)上變異性較大,因此很難從宏觀層面調(diào)控產(chǎn)品性能。以界面力學(xué)為研究核心,建立膠合工藝參數(shù)、界面微納結(jié)構(gòu)、界面力學(xué)性能三者之間的關(guān)系,揭示界面微納結(jié)構(gòu)對界面力學(xué)性能的影響機制,將為實現(xiàn)實木膠合產(chǎn)品力學(xué)性能的可控設(shè)計提供重要的理論依據(jù)。本研究以柳杉木材為主要原料,聚醋酸乙烯酯(PVAc)和脲醛樹脂(UF)為膠黏劑,通過調(diào)整膠黏劑種類、單位壓力、膠黏劑黏度以及紋理組合等膠合工藝參數(shù),制備不同結(jié)構(gòu)的膠合界面;聯(lián)用光學(xué)顯微技術(shù)、電子顯微技術(shù)、激光共聚焦拉曼技術(shù)以及納米紅外技術(shù)等多種微納尺度表征手段,分析不同界面的結(jié)構(gòu)形貌以及微區(qū)化學(xué)結(jié)構(gòu)變化;采用納米壓/劃技術(shù)和樹脂/木條、管胞拔出技術(shù)分別評價了界面區(qū)域力學(xué)性能分布和界面結(jié)合強度;分析界面結(jié)構(gòu)對工藝參數(shù)的響應(yīng)機理,揭示了界面結(jié)構(gòu)對其力學(xué)性能的影響機制。研究中創(chuàng)新地利用紫外激光燒蝕技術(shù)制備界面微觀結(jié)構(gòu)樣品,有效解決了傳統(tǒng)制樣方法導(dǎo)致的樣品結(jié)構(gòu)破損和細(xì)胞變形問題;采用納米紅外分析技術(shù)表征膠黏劑在木材細(xì)胞壁層的滲透,將膠合機理研究提升至納米尺度水平。論文的主要研究結(jié)論如下:(1)單位壓力是界面結(jié)構(gòu)的顯著影響因子。隨著壓力增加,PVAc界面膠層區(qū)域的孔洞以及膠黏劑與細(xì)胞壁之間的縫隙數(shù)量逐漸增加,尺寸逐漸減小,而UF界面膠層區(qū)域以及膠黏劑與細(xì)胞壁之間的孔洞和縫隙尺寸明顯減小甚至消失;當(dāng)單位壓力由0MPa增加至1.2MPa時,PVAc、UF滲透深度分別增加了54.03%、124.11%;滲透均勻性分別增加了20.23%、68.02%;界面管胞徑向直徑分別壓縮了31.21%、68.03%,變形主要發(fā)生在早材管胞。(2)PVAc主要分布在細(xì)胞壁加工裂隙和胞間層,對界面力學(xué)性能無顯著影響,與木材的膠合以機械互鎖作用為主;而UF通過細(xì)胞壁中的微纖絲間隙滲入細(xì)胞壁中形成較大面積的納米級結(jié)構(gòu),界面彈性模量提高了9.63%~26.33%,硬度提高了4.03%~26.14%,與木材的膠合除機械互鎖作用外,還有化學(xué)鍵合作用。(3)無壓力作用下,PVAc與細(xì)胞壁的接觸優(yōu)于UF,木條/PVAc界面剪切強度(2.35±0.22MPa)大于木條/UF(1.24±0.04MPa),管胞/PVAc臨界破壞載荷(機械剝離管胞204.71±35.57mN,化學(xué)離析管胞60.81±25.03mN)大于管胞/UF(機械剝離管胞46.02±21.11mN,化學(xué)離析管胞37.42±11.08mN),與宏觀剪切強度結(jié)果PVAc試樣(5.86MPa)大于UF試樣(3.85MPa)相吻合。(4)有單位壓力作用時,PVAc和UF試樣的宏觀剪切強度無明顯差異,但破壞形態(tài)存在明顯差異:UF的破壞斷面平整度優(yōu)于PVAc,壓力增加,破壞斷面平整度提高。與UF界面力學(xué)性能分布均勻性優(yōu)于PVAc結(jié)果相關(guān),從微觀結(jié)構(gòu)分析,是UF滲透均勻性和密實程度較好所致。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TS653.3

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 溫樹林;固體界面結(jié)構(gòu)研究的一些新進展[J];無機材料學(xué)報;1991年04期

2 李斗星;平德海;寧小光;葉恒強;;界面精細(xì)結(jié)構(gòu)與界面反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)[J];金屬學(xué)報;1992年07期

3 王永康;程祥宇;李炳生;夏立芳;雷廷權(quán);;(Ti,Al)N/W_6Mo_5Cr_4V_2膜基界面結(jié)構(gòu)的電鏡研究[J];科技通報;1993年06期

4 凌志達(dá),呂憶農(nóng);大壩混凝土的水泥石-石英集料界面結(jié)構(gòu)研究[J];硅酸鹽學(xué)報;1990年02期

5 高自立;孫思修;沈靜蘭;;強攪拌體系萃取動力學(xué)研究的新進展[J];化學(xué)通報;1991年04期

6 劉韓星，，袁潤章;金屬－陶瓷界面結(jié)構(gòu)的研究[J];化學(xué)通報;1994年06期

7 崔樹范,于文學(xué),徐明,吳蘭生,麥振洪,趙彤,陳凡,呂惠賓,陳正豪,賈全杰,鄭文莉,姜曉明;BaTiO_3/SrTiO_3超晶格界面結(jié)構(gòu)與光電性能關(guān)系研究[J];人工晶體學(xué)報;2000年S1期

8 鄧忠民,鄭福前,文飛,謝明,劉建良,呂賢勇;銀鋁鍺對硅功率器件中硅和鉬連接界面結(jié)構(gòu)的影響[J];功能材料與器件學(xué)報;1997年03期

9 張建軍;劉文安;;用鐵粉坯連接碳化硅陶瓷界面的微觀結(jié)構(gòu)[J];機械工程材料;2007年04期

10 趙維維;傅仁利;顧席光;王旭;方軍;;聚合物基復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)與導(dǎo)熱性能[J];材料導(dǎo)報;2013年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 高麗;;多媒體界面結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[A];中國圖象圖形學(xué)會第十屆全國圖像圖形學(xué)術(shù)會議（CIG’2001）和第一屆全國虛擬現(xiàn)實技術(shù)研討會（CVR’2001）論文集[C];2001年

2 黃孝瑛;李欣;孫玉文;蘆慶新;;電子衍襯方法研究界面及其處理[A];第五次全國電子顯微學(xué)會議論文摘要集[C];1988年

3 馮雪飛;鞠煥鑫;葉逸凡;朱俊發(fā);;基于有機電子和光電器件界面結(jié)構(gòu)的原位同步輻射研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第01分會：表面物理化學(xué)[C];2014年

4 王樹濤;;細(xì)胞粘附可控界面[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集——主題F：功能高分子[C];2013年

5 汪在芹;王燕;林潔;;丹江口大壩混凝土水泥石—集料界面結(jié)構(gòu)研究[A];第五屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第三卷）[C];1996年

6 顧軍;;納米界面結(jié)構(gòu)技術(shù)在提升紡織面料功能的應(yīng)用和實踐[A];第三屆功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2003年

7 陳東;馬秀良;;TiN/MgO(001)界面結(jié)構(gòu)研究[A];第十三屆全國電子顯微學(xué)會議論文集[C];2004年

8 朱健;;界面薄膜的制備技術(shù)[A];第三次中國電子顯微學(xué)會議論文摘要集（二）[C];1983年

9 張貞;L.Piatkowski;E.H.G.Backus;H.Bakker;M.Bonn;;水溶液界面上的鹵族陰離子[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第39分會：化學(xué)動力學(xué)[C];2014年

10 胡良全;張煒;盧嘉德;;納米碳增強碳/酚醛材料的界面結(jié)構(gòu)分析[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 江雷;二元協(xié)同納米界面材料[N];科技日報;2000年

2 ;熱軋帶鋼力學(xué)性能在線監(jiān)控系統(tǒng)（待續(xù)）[N];世界金屬導(dǎo)報;2001年

3 李薇;奇異的二元協(xié)同納米界面材料[N];光明日報;2000年

4 王華;大厚度海洋平臺用鋼的組織和力學(xué)性能[N];世界金屬導(dǎo)報;2013年

5 余萬華;CQE-熱軋鋼卷的力學(xué)性能控制模型[N];世界金屬導(dǎo)報;2009年

6 本報記者 陸蔚榕;納米時代離我們越來越近[N];中國紡織報;2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 秦理哲;木材膠合界面的微納結(jié)構(gòu)對其力學(xué)性能的影響機制[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2017年

2 李文波;SiC/SiO_2界面形成機理及界面缺陷的第一性原理研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 祝遠(yuǎn)民;自組裝異質(zhì)外延薄膜的界面及生長機制原子尺度研究[D];北京科技大學(xué);2016年

4 劉東靜;LED關(guān)鍵界面結(jié)構(gòu)熱特性及可靠性研究[D];江蘇大學(xué);2015年

5 于玉城;Al_(18)B_4O_(33)w增強Al-Mg及Al-Cu基復(fù)合材料的界面調(diào)控及力學(xué)行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

6 楊男男;微電流作用下金屬與氧化鋯的界面潤濕及連接[D];吉林大學(xué);2017年

7 張立強;微電子器件界面結(jié)構(gòu)傳熱與力學(xué)行為多尺度研究[D];江蘇大學(xué);2012年

8 孫鵬;電子封裝中無鉛焊點的界面演化和可靠性研究[D];上海大學(xué);2008年

9 李進春;金屬/過渡金屬碳化物界面勢的反演及界面穩(wěn)定性的理論研究[D];北京科技大學(xué);2015年

10 趙寒月;金屬/SiC界面勢反演和應(yīng)用[D];清華大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李瑞;Ni-Al_2O_3界面相互作用的第一性原理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 李珊珊;國產(chǎn)高模量纖維M40/Al復(fù)合材料組織及性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 趙悅;鋁合金與鋼CMT熔釬焊技術(shù)研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

4 李霜;多次回流釬焊界面Cu_6Sn_5生長演變及影響因素[D];大連理工大學(xué);2015年

5 汪群;超聲耦合作用下C/Al界面的潤濕與反應(yīng)行為研究[D];東北大學(xué);2013年

6 朱玉婷;多點觸控手勢在復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面中的應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2015年

7 葉子戎;交互界面中的圖標(biāo)設(shè)計研究[D];南京藝術(shù)學(xué)院;2015年

8 崇書慶;可用性在家用康復(fù)護理床界面設(shè)計中的應(yīng)用研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

9 劉雙;（Mn_xS_y）熱力學(xué)和鋼中α-Al_2O_3-MnS夾雜的界面結(jié)構(gòu)[D];遼寧科技大學(xué);2016年

10 陳巧玲;cBN/hBN界面性質(zhì)第一原理研究[D];山東大學(xué);2016年

本文編號：2315994