木麻黄制备重组层积材研究
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时间：2011年3月14日 13:43
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木麻黄是具有重要生态、社会和经济效益的树种，研究和开发该类固氮树种具有全球影响意义[1]。目前，世界热带和亚热带地区种植木麻黄人工林面积约200万hm2。木麻黄是营建沿海防护林的主要树种，也是农田防护林和退化地植被恢复的先锋树种，其木材可生产柱材、薪炭材、板材和纸浆等。我国自100多年前从澳洲引进木麻黄后，成为我国华南沿海一带造林最适品种。目前，我国木麻黄人工林种植面积已逾30万hm2。木麻黄在我国华南沿海地区的防风固沙、植被恢复方面起到不可替代的作用[2]；以木麻黄为主营造的沿海防护林被誉为华南沿海的“绿色长城”，庇护着我国华南沿海逾6 000 km海岸线上人民的生命和财产安全[3-6]。
目前，木麻黄存在更新换代慢、技术缺乏等问题。至今尚未见到对木麻黄这种木质材料进行人造板工业化利用的相关研究及报道。该文拟用经过初步纤维单元分离的木麻黄单板重组制作不同密度层积材，旨在说明木麻黄进行层积材的工业化利用的可能性，同时比较不同密度的木麻黄层积材产品的物理力学性能。
1材料与方法
1.1试验材料
木麻黄，采自海南；浸渍用酚醛树脂，自制，固体含量48.97%，黏度22.8 cps，pH值为9.36，水溶倍数为7。
1.2仪器设备
浸胶槽、热压机、WDW-W10型微机控制电子式人造板试验机、DHG-9077A型电热恒温干燥箱、三用电热恒温水箱、JR-1型恒温水箱。
1.3工艺流程
将进行了初步纤维单元分离的木麻黄单板在酚醛胶粘剂的水溶液中进行浸胶、干燥后，在模具内对其进行组坯、热压成产品。具体工艺流程如下。
1.3.1浸胶。用固体含量为48%的浸渍用酚醛树脂配成固体含量为15%的酚醛树脂水溶液，将木麻黄单板材料放入其中，使其全部被浸没，5 min后将其捞出，然后在竖直淋胶架上放置4 min后，浸胶量控制为8%~9%。
1.3.2干燥。在50 ℃鼓风干燥箱中，将浸胶后的木麻黄单板材料干燥至含水率为4%。
1.3.3组坯。按照目标产品的尺寸和密度，计算出每块板需要的材料重量，进行称量后，在模具中进行组坯。
1.3.4热压。组坯完成后，将材料放于热压机中进行热压，热压温度控制在140~150 ℃之间，热压时间为15 min。
1.3.5裁边锯解。产品经室温下陈放24 h后进行裁边和检测试件的锯制。 1.4性能检测
胶粘剂的性能按照《木材胶粘剂及其树脂检验方法（GB/T 14074-2006）》进行检测。根据《人造板及饰面人造板理化性能试验方法（GB/T 17657-1999）》检测木麻黄重组层积材的密度、静曲强度（MOR）、弹性模量（MOE）、耐水性能等。参照标准《单板层积材（GB/T 20241-2006）》检测板材的垂直加载剪切强度。
2结果与分析
2.1不同密度木麻黄层积材的耐水性能
选取每个密度下的3个试件（5 cm×5 cm），置于20 ℃水中浸泡24 h后，测量其宽度、厚度膨胀率及吸水率，结果如表1所示。可以看出，该次试验密度范围内，随着密度的增大，材料的耐冷水性能有增加的趋势，吸水率由0.81 g/cm3的40.11%降低到了0.97 g/cm3下的22.85%。
2.2不同密度木麻黄层积材的静曲强度和弹性模量
从图1、2 可以看出，随着木麻黄层积材密度的增大，其静曲强度和弹性模量也呈现逐渐增大的趋势。
2.3不同密度木麻黄层积材的剪切强度
从图3、4可以看出，随着木麻黄层积材密度的增加，在垂直方向和水平方向加载剪切力作用下，其强度依次增加。
3结论与讨论
在试验的密度变化范围（0.70~1.00 g/cm3）内，随着密度的增加，木麻黄层积材各方面的性能增强。当木麻黄层积材的密度为1.00 g/cm3左右时，层积材的基本物理力学性能达到一个较好的水平，其静曲强度、弹性模量达到结构用单板层积材标准中规定的最高级别优等品水平；垂直方向和平行方向的剪切强度也达到标准中规定的最高级别。该研究初步验证了木麻黄这类具有固氮作用的重要生态树种在结构材方面工业化利用的可行性，可在此基础上作进一步的深入及拓宽研究。
木麻黄是具有重要生态、社会和经济效益的树种，研究和开发该类固氮树种具有全球影响意义[1]。目前，世界热带和亚热带地区种植木麻黄人工林面积约200万hm2。木麻黄是营建沿海防护林的主要树种，也是农田防护林和退化地植被恢复的先锋树种，其木材可生产柱材、薪炭材、板材和纸浆等。我国自100多年前从澳洲引进木麻黄后，成为我国华南沿海一带造林最适品种。目前，我国木麻黄人工林种植面积已逾30万hm2。木麻黄在我国华南沿海地区的防风固沙、植被恢复方面起到不可替代的作用[2]；以木麻黄为主营造的沿海防护林被誉为华南沿海的“绿色长城”，庇护着我国华南沿海逾6 000 km海岸线上人民的生命和财产安全[3-6]。
目前，木麻黄存在更新换代慢、技术缺乏等问题。至今尚未见到对木麻黄这种木质材料进行人造板工业化利用的相关研究及报道。该文拟用经过初步纤维单元分离的木麻黄单板重组制作不同密度层积材，旨在说明木麻黄进行层积材的工业化利用的可能性，同时比较不同密度的木麻黄层积材产品的物理力学性能。
1材料与方法
1.1试验材料
木麻黄，采自海南；浸渍用酚醛树脂，自制，固体含量48.97%，黏度22.8 cps，pH值为9.36，水溶倍数为7。
1.2仪器设备
浸胶槽、热压机、WDW-W10型微机控制电子式人造板试验机、DHG-9077A型电热恒温干燥箱、三用电热恒温水箱、JR-1型恒温水箱。
1.3工艺流程
将进行了初步纤维单元分离的木麻黄单板在酚醛胶粘剂的水溶液中进行浸胶、干燥后，在模具内对其进行组坯、热压成产品。具体工艺流程如下。
1.3.1浸胶。用固体含量为48%的浸渍用酚醛树脂配成固体含量为15%的酚醛树脂水溶液，将木麻黄单板材料放入其中，使其全部被浸没，5 min后将其捞出，然后在竖直淋胶架上放置4 min后，浸胶量控制为8%~9%。
1.3.2干燥。在50 ℃鼓风干燥箱中，将浸胶后的木麻黄单板材料干燥至含水率为4%。
1.3.3组坯。按照目标产品的尺寸和密度，计算出每块板需要的材料重量，进行称量后，在模具中进行组坯。
1.3.4热压。组坯完成后，将材料放于热压机中进行热压，热压温度控制在140~150 ℃之间，热压时间为15 min。
1.3.5裁边锯解。产品经室温下陈放24 h后进行裁边和检测试件的锯制。 1.4性能检测
胶粘剂的性能按照《木材胶粘剂及其树脂检验方法（GB/T 14074-2006）》进行检测。根据《人造板及饰面人造板理化性能试验方法（GB/T 17657-1999）》检测木麻黄重组层积材的密度、静曲强度（MOR）、弹性模量（MOE）、耐水性能等。参照标准《单板层积材（GB/T 20241-2006）》检测板材的垂直加载剪切强度。
2结果与分析
2.1不同密度木麻黄层积材的耐水性能
选取每个密度下的3个试件（5 cm×5 cm），置于20 ℃水中浸泡24 h后，测量其宽度、厚度膨胀率及吸水率，结果如表1所示。可以看出，该次试验密度范围内，随着密度的增大，材料的耐冷水性能有增加的趋势，吸水率由0.81 g/cm3的40.11%降低到了0.97 g/cm3下的22.85%。
2.2不同密度木麻黄层积材的静曲强度和弹性模量
从图1、2 可以看出，随着木麻黄层积材密度的增大，其静曲强度和弹性模量也呈现逐渐增大的趋势。
2.3不同密度木麻黄层积材的剪切强度
从图3、4可以看出，随着木麻黄层积材密度的增加，在垂直方向和水平方向加载剪切力作用下，其强度依次增加。
3结论与讨论
在试验的密度变化范围（0.70~1.00 g/cm3）内，随着密度的增加，木麻黄层积材各方面的性能增强。当木麻黄层积材的密度为1.00 g/cm3左右时，层积材的基本物理力学性能达到一个较好的水平，其静曲强度、弹性模量达到结构用单板层积材标准中规定的最高级别优等品水平；垂直方向和平行方向的剪切强度也达到标准中规定的最高级别。该研究初步验证了木麻黄这类具有固氮作用的重要生态树种在结构材方面工业化利用的可行性，可在此基础上作进一步的深入及拓宽研究。
