竹材表面潤(rùn)濕性PPT課件

1、研究的主要內(nèi)容 毛竹材表面潤(rùn)濕性 1-本研究從毛竹材的幼齡階段開始，對(duì)不同發(fā)育階段的毛竹材表面潤(rùn)濕性變化進(jìn)行分析。 2-比較不同液體在4年生和6年生毛竹材表面的潤(rùn)濕程度 。 3-同時(shí)，研究熱處理對(duì)4年生毛竹材表面潤(rùn)濕性的影響。第1頁(yè)/共19頁(yè)毛竹材表面潤(rùn)濕性 潤(rùn)濕性是指液體在固體表面的擴(kuò)散。竹材的潤(rùn)濕性所表征的是液體（水、膠粘劑、拒水劑、油漆涂料及各種改性竹材的處理溶液等）與竹材接觸時(shí)，液體在竹材表面潤(rùn)濕、鋪展及粘附的難易程度和效果。竹材的表面性是一種重要的界面特性，也是衡量竹材膠合性能的重要指標(biāo)。 通常，竹材潤(rùn)濕性的高低以液滴在竹材表面上形成的接觸角（）或接觸角的余弦（cos）的大小來(lái)表征，

2、在固、液、氣三相的交界處做液體表面的切線與固體表面的切線，兩切線通過(guò)液體內(nèi)部所形成的夾角即稱為接觸角。（當(dāng)0o90o，0cos1時(shí)，液體在竹材表面上形成扁平狀，表示液體能部分潤(rùn)濕竹材；當(dāng)=0o時(shí)，表示液體能全部潤(rùn)濕竹材；90o,cos0時(shí)，液滴在竹材表面上形成滾珠狀，表示液體不能潤(rùn)濕竹材。） 接觸角是表示木材潤(rùn)濕性最直觀的參數(shù)，本章用接觸角的大小表示液體在竹材表面的潤(rùn)濕程度,由于竹材表面潤(rùn)濕性對(duì)界面膠結(jié)、表面涂飾和各種改性處理工藝竹材的工業(yè)化表面潤(rùn)濕性的影響有重要意義，故我們利用接觸角對(duì)毛竹材潤(rùn)濕性進(jìn)行研究。第2頁(yè)/共19頁(yè)試驗(yàn)準(zhǔn)備試驗(yàn)材料： 選取立地條件基本相同，具有代表性的4個(gè)月生，1年生

3、，2年生，4年生，6年生，8年生，10年生毛竹。（ 8年生和10年生竹材分別采集4株，其余5個(gè)竹齡均選取17株）。 為了使不同竹齡毛竹的表面性質(zhì)之間具有可比性，所選用的毛竹材胸徑大致相近，均在10cm左右。 整根竹材齊地砍伐，取8m以下部位；每株在1.5m、3.5m、5.5m、7.5m整節(jié)處截?cái)?；分別作為基部、下、中、上幾個(gè)部位的試材，一年以內(nèi)的嫩竹不按上中下分段，編號(hào)運(yùn)回，并氣干待用。試樣制備： 不同竹齡的竹材試樣均選取竹肉部分，依據(jù)規(guī)定的方法進(jìn)行制作試件。試件尺寸加工成50mm20mm2mm（軸向弦向徑向），其中6年生竹材試件27個(gè)，其余5個(gè)竹齡的試件個(gè)數(shù)均為9個(gè)。第3頁(yè)/共19頁(yè)試驗(yàn)準(zhǔn)備

4、試驗(yàn)試劑： 蒸餾水實(shí)驗(yàn)室制備；二碘甲烷：分析純，凝固點(diǎn)5-6，分子量267.84；甲酰胺：分析純，含量99.0%，比重1.131-1.134，凝固點(diǎn)2。 注釋： 1-由于竹材結(jié)構(gòu)不均勻，竹壁外層是一層組織致密、質(zhì)地堅(jiān)硬、表面光滑的竹青，竹青上附有一層蠟質(zhì)，因此水和膠粘劑的潤(rùn)濕性較差。竹壁內(nèi)側(cè)為竹黃，其組織疏松、脆弱。竹青和竹黃之間部分的竹肉是竹材加工利用的主要部分。 2-試驗(yàn)通常用的三種液體為蒸餾水、甲酰胺和二碘甲烷。其中蒸餾水和甲酰胺為極性液體，前者呈酸性特征，后者為堿性液體，二碘甲烷為非極性液體。第4頁(yè)/共19頁(yè)第5頁(yè)/共19頁(yè)試驗(yàn)方法 蒸汽介質(zhì)熱處理 本章采用蒸汽介質(zhì)熱處理工藝，這種處理

5、方法是改善竹材顏色、耐久性和潤(rùn)濕性能的有效方法之一，是一種環(huán)境友好型工藝。熱處理過(guò)程經(jīng)歷了先升高再保溫最后再降溫的五個(gè)過(guò)程，如圖2-1所示。第6頁(yè)/共19頁(yè)第7頁(yè)/共19頁(yè)第8頁(yè)/共19頁(yè)接觸角的測(cè)定 本試驗(yàn)采用直接測(cè)量法中的液滴法，即用照相機(jī)照相和計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，計(jì)算竹材表面的接觸角。利用CA-W型全自動(dòng)接觸角測(cè)定儀對(duì)試件進(jìn)行測(cè)定，每滴完1滴液體后，樣品臺(tái)自動(dòng)移動(dòng)至下一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)試件上測(cè)試5個(gè)點(diǎn)的接觸角，計(jì)數(shù)為液滴與固體表面接觸0秒的接觸角值，這是形成液滴的初期，被認(rèn)為處于熱動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。 測(cè)定之前先對(duì)所有試件進(jìn)行恒溫恒濕（20，65%的條件）7天，將其含水率調(diào)整約至12%。蒸餾水

6、用于測(cè)定不同竹齡竹材的接觸角，分別用蒸餾水、甲酰胺和二碘甲烷測(cè)定4年生和6年生竹材的接觸角。第9頁(yè)/共19頁(yè)第10頁(yè)/共19頁(yè)不同竹齡毛竹材表面潤(rùn)濕性變化第11頁(yè)/共19頁(yè)不同液體在熱處理竹材表面的接觸角第12頁(yè)/共19頁(yè)不同液體在竹材表面的接觸角第13頁(yè)/共19頁(yè)熱處理對(duì)毛竹材表面潤(rùn)濕性的影響 由圖3-4可看出，處理溫度為180時(shí)，竹材表面接觸角隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。 在熱處理過(guò)程中，竹材主要化學(xué)組分，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素受熱后以不同的方式降解，纖維素和木質(zhì)素比半纖維素降解慢，并需要較高的溫度。 這個(gè)結(jié)果是由于熱處理溫度在200以下，竹材的化學(xué)組分含量變化趨勢(shì)較平緩，半纖維首先發(fā)生熱

7、降解。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，半纖維素和纖維素?zé)峤到夥磻?yīng)加劇，使得竹材表面的羥基含量減少，液體在竹材表面的接觸角增大，表面潤(rùn)濕性減弱，在20以下，半纖維熱降解較纖維素活躍。第14頁(yè)/共19頁(yè)熱處理對(duì)毛竹材表面潤(rùn)濕性的影響 由圖3-5可看出，熱處理溫度為220時(shí)，竹材表面接觸角隨著時(shí)間的延長(zhǎng)減小。 在200以上，纖維素和木質(zhì)素降解加速，半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的相對(duì)含量變化均有了明顯的變化。 因?yàn)樵?20/1h時(shí)熱處理竹材細(xì)胞壁化學(xué)組分發(fā)生熱降解反應(yīng)最劇烈，220/3h時(shí)的熱處理竹材的吸收強(qiáng)度減弱，表明竹材的半纖維素、木質(zhì)素的熱降解反應(yīng)減弱，引起液體在竹材表的接觸角減小，潤(rùn)濕性增強(qiáng)。第15頁(yè)/共19頁(yè)熱

8、處理對(duì)毛竹材表面潤(rùn)濕性的影響第16頁(yè)/共19頁(yè)熱處理對(duì)毛竹材表面潤(rùn)濕性的影響 從圖3-6，3-7得出，熱處理時(shí)間為1 h時(shí)，竹材表面接觸角隨熱處理溫度的升高而增大；而處理時(shí)間為3 h時(shí)，甲酰胺在其表面的接觸角隨溫度的升高而增大，而蒸餾水和二碘甲烷在竹材表面的接觸角卻隨處理溫度的升高而減小。 結(jié)合表3-2可知，熱處理溫度相對(duì)于熱處理時(shí)間對(duì)熱處理竹材表面接觸角的影響較顯著。因此，熱處理時(shí)間為1h時(shí)，220時(shí)的熱處理材的接觸角比180時(shí)的熱處理竹材的接觸角大，潤(rùn)濕性減弱。處理時(shí)間為3h時(shí)，隨著熱處理溫度的升高，纖維素降解加速；抽提物更易降解，在熱處理過(guò)程中從竹材中揮發(fā)出去，竹材表面抽提物減 少，導(dǎo)致液體在竹材表面的接觸角減小，潤(rùn)濕性增大。第17頁(yè)/共19頁(yè)試驗(yàn)結(jié)論 （1）水在不同竹齡毛竹材表面的接觸角不同；從4個(gè)月到10年生，4個(gè)月竹材表面接觸角較大，僅低于4年生竹材，1年生最小，表明1年生竹材潤(rùn)濕性最好，2年生竹材潤(rùn)濕性較好，4個(gè)月竹材潤(rùn)濕性較弱，4年生竹材潤(rùn)濕性最弱。 （2）不同種類液體的表面極性、表面張力、固體含量、粘度等不同，使得液體在竹材表面的潤(rùn)濕程度不一樣。3種潤(rùn)濕液體在熱處理竹材和未處理竹材表面的接觸角大小均為：水甲酰胺二碘甲烷。 （3）與未處理竹材比較，熱處理后竹材表面的接觸角均增大