竹材是房屋建造最古老的建筑材料之一，在距今六千多年前的新石器時期，當人類從穴居和巢居時期轉向空中建筑的時分，竹子就開端發揮了重要的作用。

 

建筑中對竹子的應用

在西南民居建筑運用竹子作為房屋的屋頂桁架、檁子、椽子、柱子、地板、墻體、門窗等各種部分。

在江南民居建筑中普通做夯土墻的骨料運用, 可以使夯土墻愈加穩固耐用, 或編成竹笆作為圍墻、外墻、窗間墻的防護網、護墻板或者做成框釘竹條用作護窗板。

加工

竹材普通加工成塊狀或者板片狀，在建筑中常運用原竹、竹材、竹膠合板、竹地板、竹層積材等各種結構和裝飾用材。

竹層積材

 

 

 

竹層積材是主要以脲醛樹脂（urea-formaldehyde，UF）為膠黏劑，竹片為竹質單元，經順紋層積組坯壓制的竹基復合材料，具有強度高、尺寸穩定性好和變異性小等優點。

目前，竹層積材作為一種物美價廉的建筑裝飾材料遭到了寬廣群眾的喜歡，但其甲醛釋放量過高是迫切需求處置的問題。

“木質素”來協助

 

木質素

木質素作為可再生生物質資源，是一種可降解的、價廉的自然非結晶耐水支鏈雜聚物，可用作降低建筑材料甲醛釋放量的膠黏劑改性劑。木質素在膠黏劑中的應用方式主要有兩種，一種是木質素本身作為膠黏劑，另一種是木質素與酚醛樹脂或脲醛樹脂混合，對樹脂中止改性，從而制得膠黏劑。

木質素

但是，木質素改性脲醛樹脂主要應用于木材膠黏劑中，對竹層積材膠合性能的影響鮮有報道，基材的組織構造和膠黏劑種類都會影響木基復合材料的膠接性能。

竹材與木材的微觀結構不同，不具有木射線等橫向組織，膠黏劑在竹材表面的滲透與木材有明顯差異，膠合機制也不同。因此，研討木質素改性脲醛樹脂膠黏劑降低竹層積材游離甲醛的同時，對其膠合界面黏結機制和膠合性能的研討尤為重要。

南京林業大學劉源松，國度林業局關明杰等以碳化竹片為原料，應用木質素作為脲醛樹脂膠黏劑的甲醛捕捉改性劑，與脲醛樹脂膠黏劑共混改性后制備雙層竹層積材。討論了木質素改性UF膠對竹層積材膠合性能及甲醛釋放量的影響，并對木質素改性后的竹層積材膠合界面中止微觀形貌分析，以期在理論消費中為木質素改性ＵＦ膠作為竹層積材綠色增強添加劑提供依據。

01

 

  材料與方法  

1.1　實驗材料與設備

1.2　木質素改性UF膠的制備

1.3　竹層積材的制備

1.4　甲醛釋放量測試

1.5　膠層剪切強度測試

1.6　微觀形貌分析

02

 

  結果與分析

2.1　木質素添加量對竹層積材甲醛釋放量的影響

本實驗將木質素添加量和組坯方式作為可變要素，是為了在不同組坯方式下保證其膠合強度，經過增加木質素的添加量降低竹層積材的甲醛釋放量。木質素添加量對改性UF膠黏劑所制膠合板甲醛釋放量的影響見表2。木質素的參與明顯降低了竹層積材的甲醛釋放量，各組坯方式的甲醛釋放量差距很小，總體表現為青-黃組坯所制竹層積材略高于黃-黃組坯，且甲醛釋放量都抵達了GB18580—2001標準規則的E₂級，木質素添加量在20％以上時，抵達或接近E₁ 級。因木質素為多酚類聚合物，含有大量酚羥基，其中，對羥基苯丙烷和愈創木基苯丙烷中的酚羥基既可與游離甲醛反響，又可與羥甲基脲反響。隨著木質素含量的增加，參與反響的游離甲醛逐漸增加，在相同施膠量下脲醛樹脂膠黏劑的理論用量減小，從而招致竹層積材甲醛釋放量的降低。對比3種組坯方式可知，在相同的木質素添加量下，組坯方式關于膠合板甲醛釋放量幾乎沒有影響。

2.2　木質素添加量對竹層積材剪切強度的影響

木質素添加量對不同組坯方式竹層積材剪切強度的影響見圖1。隨著木質素添加量的增加，竹層積材的剪切強度呈遞增趨向，黃-黃組坯和青-黃組坯下剪切強度均在木質素添加量為40％時抵達最大值，分別為7.6和8.0MPa，相比空白組分別進步85％和70％。因此，木質素作為甲醛捕捉劑添加到脲醛樹脂膠黏劑中既能降低竹層積材的甲醛釋放量，又能大幅增加竹層積材的膠合性能。由圖1可知，青-黃組坯的竹層積材膠層剪切強度普遍大于黃-黃組坯。固然竹黃密度低、粗糙度高、表面濕潤性好，膠黏劑的滲透才干優于竹青面，但由于脲醛樹脂膠內部的聚合強度高于基材強度，實驗中的膠接破壞多發作于竹材基體表面而非膠層。因此，在相同施膠工藝下竹層積材剪切強度隨著膠接界面強度的進步而進步，青?黃組坯下的膠層剪切強度更高。膠黏劑滲透性能對木材膠合強度有積極影響，膠黏劑在材料表面滲透量越大，復合材料膠合性能越好，但這不是獨一的影響要素。

2.3　竹節對竹層積材剪切強度的影響

黃-黃組坯下有節組與無節組竹層積材剪切強度見圖2。兩組試件的剪切強度存在較大差異，在木質素添加量為40％時有節組剪切強度抵達最大值8.5 MPa，相比空白組進步41％。固然竹節的存在影響了竹材的外觀和色澤，但由于竹節組織結構的特殊性，進步了有節組試件的局部抗剪強度，增強了有節組試件的抗破壞性，也在一定程度上使試件局部密度大于無節組。因此，在相同木質素添加量下，有節組的膠層剪切強度大于無節組，竹節在一定程度上也具有進步膠合強度的效果。

2.4　膠合界面微觀表征

對不同木質素添加量和組坯方式下膠合強度最大組和空白組試件中止膠合界面微觀表征，如圖3所示，其中，圖3f是5種組坯方式下的膠層厚度，每組取10個值。由圖3可知，碳化竹材膠合界面被緊縮以致壓潰，表面細胞不同程度呈扁平碎片狀，膠黏劑主要滲透到竹材的表層破壞細胞，多數為薄壁細胞，而竹材表層的維管束中偶爾也會有膠黏劑存在。進入細胞腔的膠黏劑首先沿細胞內壁向木材深處滲透，然后中止內部填充。由圖3a和c可知，部分UF膠進入距離界面1～2個導管管孔直徑的導管中，極少量UF膠可能經過裂隙進入竹材更深部位的細胞中。而經過圖3b、d和e可以明晰地看到，膠黏劑主要滲透至表層被壓潰緊縮的扁平狀細胞中，因木質素添加量為40％的UF樹脂黏度已抵達20Pa·s以上，木質素含量較大的高黏度膠黏劑缺乏有效滲透通道，致使膠黏劑集聚在壓潰細胞中，竹片膠合界面構成增厚膠層。同時，膠層混有碳化后的竹材薄壁細胞碎片，構成了以膠為主體的復合增強體系，其強度遠大于碳化竹材的基體強度，致使膠合剪切強度增加，這與膠合強度測試結果分歧，從而使得膠黏劑在竹材中構成的膠層厚度大于未添加木質素的膠層（圖3f）。無節組坯試件的膠層厚度雖略高于有節試件，但由于竹節的局部剪切強度較高，膠液進入竹節壓潰表層后構成密實高強的膠層，增大了膠層剪切強度。

結 論

木質素的參與使竹層積材的甲醛釋放量明顯降低，在相同的添加量下，各組坯方式所制竹層積材的甲醛釋放量差距很小，組坯方式關于甲醛釋放量幾乎沒有影響；隨著木質素添加量的增加，黃-黃組坯試件、青-黃組坯試件及有節組坯試件膠層剪切強度逐漸增大，木質素添加量為40％時均抵達最大值；青-黃組坯試件膠層剪切強度普遍優于黃-黃膠合組坯試件，而黃-黃組坯下有節試件的膠層剪切強度大于無節試件。ESEM分析標明，碳化竹材表面易被緊縮壓潰，隨著木質素添加量的增加，木質素含量較大的高黏度膠黏劑缺乏有效滲透通道，致使膠黏劑集聚在壓潰細胞中，竹片膠合界面構成增厚膠層，從而招致膠合剪切強度增加，這與竹層積材的膠合性能測試結果分歧。本實驗中木質素的添加量為0％ ～40％，隨著木質素添加量的增加，甲醛釋放量逐漸降低，膠合強度逐漸進步；但木質素添加量進一步增大時會使膠黏劑滲透性變差；當木質素含量過高時，會構成施膠困難，影響界面膠合，且本錢增大。綜合思索，最合適的木質素添加量為40％。為進一步研討木質素改性脲醛樹脂膠黏劑對竹層積材甲醛釋放量及膠合性能的影響，今后會對木質素改性脲醛樹脂膠黏劑用于原色及漂白竹片的實驗中止對比。

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