基于纳米压痕技术的木材胶合界面力学行为

编号 zgly0001676496

文献类型 期刊论文

文献题名 基于纳米压痕技术的木材胶合界面力学行为

作者 王新洲  谢序勤  王思群  李延军  梁星宇 

作者单位 南京林业大学材料科学与工程学院  德华兔宝宝装饰新材股份有限公司  田纳西大学可再生碳中心 

母体文献 林业科学 

年卷期 2019年07期

年份 2019 

分类号 TS652 

关键词 木材  胶合界面  管胞壁  力学  纳米压痕 

文摘内容 【目的】研究木材胶合界面的静态和动态力学行为,探讨树脂渗透对木材管胞壁层力学性能的影响,为木质复合材料制造工艺优化和增强改性提供理论依据。【方法】采用纳米压痕静态和动态力学测试技术(Nano-DMA),对针叶材火炬松与酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)胶黏剂所形成胶合界面区域各相材料的静态弹性模量、硬度、蠕变性能以及储能模量和损耗模量等力学行为进行分析。【结果】静态力学行为方面,在界面区域,PF和UF渗透进入管胞壁层后,木材管胞壁的弹性模量(E_r)和硬度(H)提高;经PF渗透后,木材管胞壁的E_r和H分别增加7%和26%;Burgers蠕变力学模型可有效描述胶合界面区域管胞壁的纳米压痕蠕变特性,经树脂渗透后,木材管胞壁的瞬时弹性模量增加,黏弹性模量和黏性系数减小;在保载初期,PF界面区域木材管胞壁的蠕变柔量约下降60%,UF界面区域木材管胞壁的蠕变柔量约下降58%。动态力学行为方面,随着加载频率增加,界面材料的储能模量(E′_r)逐渐增大,而损耗模量(E″_r)和损耗因子(tanδ)呈减小趋势;当加载频率为10 Hz时,PF和UF树脂渗透使得管胞壁层的储能模量分别增加16%和29%。【结论】胶合界面区域胶黏剂进入管胞壁层,对木材管胞的静态力学性能具有增强作用,同时胶黏剂可提高管胞壁的短期抗蠕变能力;木材管胞壁具有较高的储能模量和损耗模量,而树脂的储能模量和损耗模量较低,经树脂渗透后,木材管胞壁的储能模量增加,但损耗模量和损耗因子呈下降趋势,可能对界面传递和分散应力产生不利影响。