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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

微波輔助固化對竹膠強(qiáng)度的影響:熱固性酚醛樹脂粘接

該研究發(fā)表于 Construction and Building Materials（2014），使用 XH-200A / XH-200C 開展 微波固化、竹材 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括微波固化樣品剪切強(qiáng)度 18.35 MPa；微波固化樣品剪切強(qiáng)度 4倍；微波固化竹材剪切強(qiáng)度 18.35 MPa。

論文編號 9
應(yīng)用方向 微波固化、竹材、膠合強(qiáng)度、酚醛樹脂、熱固性樹脂、復(fù)合材料
關(guān)鍵結(jié)果 微波固化樣品剪切強(qiáng)度 18.35 MPa
核心條件 溫度 100°C / 110°C
論文編號
9
期刊
Construction and Building Materials
影響因子
7.693
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2014
設(shè)備型號
XH-200A / XH-200C
作者單位
中國林業(yè)科學(xué)研究院；國際竹藤中心；中國林業(yè)科學(xué)研究院 木材工業(yè)研究所
China Academy of Forestry; International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China; Chinese Academy of Forestry, Research Institute of Wood Industry, Beijing 100091, China
研究方向
微波固化 竹材 膠合強(qiáng)度 酚醛樹脂 熱固性樹脂 復(fù)合材料

事實快照

  • 論文：微波輔助固化對竹膠強(qiáng)度的影響:熱固性酚醛樹脂粘接
  • 設(shè)備：XH-200A / XH-200C
  • 期刊與分區(qū)：Construction and Building Materials，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 100°C / 110°C；壓力 25 MPa；時間 5 h / 12 h / 10 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：微波固化樣品剪切強(qiáng)度 18.35 MPa；微波固化樣品剪切強(qiáng)度 4倍；微波固化竹材剪切強(qiáng)度 18.35 MPa
  • 用途：可作為 微波固化、竹材 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

本研究采用微波固化的熱固性酚醛樹脂對竹條進(jìn)行膠合，并研究了微波輔助固化對竹材膠合強(qiáng)度的影響。采用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）評價酚醛樹脂的固化程度，通過壓縮剪切試驗表征竹材膠合強(qiáng)度。采用掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）觀察固化酚醛樹脂和膠合竹材的形貌。固化程度結(jié)果表明，微波是一種快速高效的固化方法，可將固化時間縮短50%。竹材壓縮剪切強(qiáng)度結(jié)果表明，在100°C下固化10 min的樣品可達(dá)到最佳力學(xué)性能。較高的固化溫度（110°C）會導(dǎo)致竹材碳化，從而削弱竹材的力學(xué)強(qiáng)度。SEM圖像表明，微波快速固化會導(dǎo)致酚醛樹脂膨脹，從而產(chǎn)生粗糙表面并增加竹材與酚醛樹脂的膠合強(qiáng)度。此外，在快速固化過程中，酚醛樹脂嵌入竹材表面的孔隙中，減少了竹材與樹脂界面的缺陷。因此，微波固化竹材的剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)高于熱固化竹材。

研究背景與解決的問題

本研究采用微波固化的熱固性酚醛樹脂對竹條進(jìn)行膠合，并研究了微波輔助固化對竹材膠合強(qiáng)度的影響。

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度100°C / 110°C
壓力25 MPa
時間5 h / 12 h / 10 min

關(guān)鍵結(jié)果

微波固化樣品剪切強(qiáng)度 18.35 MPa
微波固化樣品剪切強(qiáng)度 4倍
微波固化竹材剪切強(qiáng)度 18.35 MPa
熱固化樣品剪切強(qiáng)度 4.6 MPa
指標(biāo)結(jié)果
微波固化樣品剪切強(qiáng)度18.35 MPa
微波固化樣品剪切強(qiáng)度4倍
微波固化竹材剪切強(qiáng)度18.35 MPa
熱固化樣品剪切強(qiáng)度4.6 MPa
竹材膠合剪切強(qiáng)度4倍
竹材膠合剪切強(qiáng)度18.35 MPa

機(jī)制/方法亮點

  • 快速固化膨脹機(jī)制：微波固化反應(yīng)快速，小分子（H2O、CH2O等）迅速釋放，導(dǎo)致酚醛樹脂膨脹，表面粗糙度增加。膨脹的酚醛樹脂對竹材施加壓應(yīng)力，增加竹材與酚醛樹脂的膠合強(qiáng)度。 界面缺陷填充機(jī)制：在快速固化過程中，部分酚醛樹脂嵌入竹材表面的孔隙中，減少了竹材與樹脂界面的缺陷。根據(jù)McBain和Hopkins的機(jī)械互鎖理論，這種填充過程有利于增加膠合竹材樣品的膠合強(qiáng)度。 微波選擇性加熱機(jī)制：微波通過極性分子振動產(chǎn)生熱量，在微波場中水分子揮發(fā)更快，使固化反應(yīng)更均勻、更快速，從而提高固化效率。 溫度控制關(guān)鍵機(jī)制：100°C為最佳固化溫度，此時剪切強(qiáng)度達(dá)到峰值（18.35 MPa）。溫度過高（110°C）會導(dǎo)致竹材碳化，削弱竹材力學(xué)性能，使剪切強(qiáng)度顯著下降。

應(yīng)用價值

  • 核心技術(shù)亮點：采用XH-200A微波反應(yīng)器實現(xiàn)酚醛樹脂快速固化，固化時間縮短50%（從30 min降至15 min）
  • 性能突破亮點：微波固化竹材剪切強(qiáng)度達(dá)18.35 MPa，是熱固化（約4.6 MPa）的4倍
  • 界面優(yōu)化亮點：微波快速固化使酚醛樹脂膨脹并嵌入竹材孔隙，減少界面缺陷，實現(xiàn)從界面破壞到竹材本體破壞的轉(zhuǎn)變
  • 工藝高效亮點：最佳工藝條件為100°C、10 min，即可達(dá)到最佳力學(xué)性能，顯著提高生產(chǎn)效率

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常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-200A / XH-200C。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Construction and Building Materials（2014），使用 XH-200A / XH-200C 開展 微波固化、竹材 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括微波固化樣品剪切強(qiáng)度 18.35 MPa；微波固化樣品剪切強(qiáng)度 4倍；微波固化竹材剪切強(qiáng)度 18.35 MPa。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Construction and Building Materials，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Effect of microwave-assisted curing on bamboo glue strength: Bonded by thermosetting phenolic resin
Construction and Building Materials, 2014
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.07.014