当今,在集装箱行业资源利用方面最令人关注的议题莫过于,寻求一种热带硬木集装箱底板材料的替代品。而竹子是一种环境友好型天然可再生材料,生长速度很快,具有较高的强度,优良的韧性,耐磨性好,3-5年内即可采伐使用。我国竹子资源丰富,原料来源广泛,是热带硬木的优良替代品,可有效减轻或缓解木材资源短缺和热带雨林生态恶化等的问题。与此同时竹基集装箱底板是一种高效可重复再利用的“绿色”环保底板,在人造板工业的应用和节能减排等方面都具有十分重要的意义。本论文研究分析由竹木复合结构生产制备的竹基集装箱底板优化工艺,主要是对竹材进行冻融循环处理,分析冻融机理与工艺因子的影响。将经最优冻融循环处理的竹材与桉木复合,采用酚醛树脂胶合热压制备竹基集装箱底板。通常在集装箱底板的表层采用酚醛树脂浸渍纸覆面,基材面层采用较为规整的大片竹席和竹帘,芯层材料采用部分竹帘和桉木单板。制备过程需考虑冻融竹材渗透、干燥及湿材浸渍酚醛树脂胶黏剂等的工艺,并对相关性能进行检测分析,效果予以表征,进而优化和改善生产工艺。前期试验研究结果表明经冻融循环处理的竹材干燥时间缩短,干燥速率提高;浸渍酚醛树脂胶黏剂的渗透深度增加,渗透速率随之提高,浸胶时间相应缩短；同时有效降低了集装箱底板生产周期和成本,符合当下企业在经济与效益上追求双赢的宗旨和目标。同时借助多种表征手段分析原材料冻融循环处理后的特性,采用比表面积分析仪(BET)检测材料冻融处理前后比表面积、孔径和孔体积等的变化；扫描电子显微镜(SEM)观察竹材冻融处理前后表面微观结构的变化；X射线衍射仪(XRD)分析冻融处理前后竹材纤维微晶结构及相对结晶度变化；接触角测量仪(DSA 30)测定冻融处理前后竹材表面对不同溶液的润湿性能。本论文主要研究结论如下：(1)通过响应面分析表明,影响浸胶量的因素大小排列次序为融冰温度>冰冻时间>循环次数>融冰时间。四个因素的交互作用对浸胶量的影响均不显著,其中在取值范围内冰冻时间和循环次数的交互作用对浸胶量的影响最为明显。通过对二元回归模型分析,在各因素取值范围内,得到的最优冻融循环工艺参数为循环4次,冰冻6h,融冰1.5h,融冰温度60℃。且最优冻融循环工艺条件下,酚醛树脂胶黏剂浸胶量的预测值为10.25%。(2)在最优冻融循环工艺条件下,检测竹材冻融处理前后质量、硬度和强度的变化。研究发现冻融处理的竹材质量、硬度和强度都有不同程度的降低和损失,说明冻融循环处理产生的综合多孔相达到极限应力值时带动竹材组织结构内部空隙增大、裂纹扩展并相互连通,进而破坏竹材,导致其物理力学性能的损失。(3)在最优冻融循环工艺条件下,通过比表面积分析仪来检测竹材冻融处理前后比表面积、孔径和孔体积的变化。研究发现竹材的比表面积从未冻融处理前的0.88×10-2m2/g增加到了处理后的3.08×10-2m2/g,较未处理前比表面积增大了250%。孔体积从未冻融处理前的1.62×10-4cm3/g增加到了处理后2.18×10-4cm3/g,较未处理前孔体积增加了34.6%。而平均孔径由未处理前的73.13nm降低到了处理后的28.31 nm,较未处理前降低了61.3%,平均孔径变小,导致微孔的数量增多。简而言之,冻融循环处理有益于竹材微孔结构等的扩大。(4)在最优冻融循环工艺条件下,采用扫描电子显微镜(SEM)观察冻融循环处理对竹材表面微观结构的作用,分析处理前后微观结构的变化。研究发现冻融循环处理的竹材,孔隙直径变小,而纤维鞘的直径变大。未处理竹材微观结构在竹壁外侧的维管束分布较为疏松,形体较为不规整,横切面接近椭圆形。而经冻融循环处理的竹材,横切面薄壁细胞较大,形状接近于圆形,彼此之间间隙明显。且经冻融循环处理后胶液填充内部组织比例增加,渗透效果有所提高。(5)在最优冻融循环工艺条件下,利用X射线衍射进行分析。研究发现冻融循环处理的竹材,主要的吸收峰没有明显变化,但相对结晶度减小。相对结晶度的变小,使得结晶区与无定型区发生变化,无定形区比例的增加,从而使竹材结构变得愈加疏松和散乱,疏松的竹材结构有助于酚醛树脂胶黏剂等的进入和扩散,使之具有较好的渗透性,从而与基材产生较好的胶合。(6)在最优冻融循环工艺条件下就不同竹材部位、不同竹材厚度、不同含水率的影响进行接触角测量试验,分析竹节、竹厚、含水率对不同溶液的表面润湿性能。研究发现冻融循环处理的竹材吸水率及浸胶量都有所提高；蒸馏水随着时间的延长可在竹材各个位置完全润湿；没竹节的较有竹节的润湿性能更好；竹材厚度较低时润湿速度快,接触角小,润湿性好；随着含水率的降低润湿性能提高。(7)在最优冻融循环工艺条件下处理竹材,于竹材含水率40%,胶黏剂固含量25%,浸胶10min,胶液温度30℃的条件下进行湿材浸胶,浸胶后竹材干燥至含水率为8%-12%,与干燥后的桉木单板胶合组坯,并控制热压压力为4MPa,热压温度为150℃,热压时间为1.5min/mm,表层含水率为16%的条件下压制竹基集装箱底板。并测定底板的含水率、密度、抗弯载荷、胶合强度、顺横纹静曲强度和弹性模量等物理力学性能。研究发现经冻融循环预处理后压制的竹基集装箱底板上述各项物理力学性能除密度降低外,其他物理力学性能均有所提高,且均达到国家标准使用要求。(8)稳定性试验结果显示,经冻融循环处理的竹材,与桉木复合制备的竹基集装箱底板,相关物理力学性能除密度稍微降低外,其他性能均有所提高,且符合国家标准使用要求。这说明通过响应面建立模型得到的冻融循环工艺具有很好的稳定性,且湿材浸胶工艺和热压工艺的最优方案具有良好的可行性和稳定性,设定的工艺参数具有一定的参考价值。在此条件下压制的竹基集装箱底板其各项物理力学性能均可达到国家标准,可拓宽集装箱底板的行业市场,具有广阔的应用前景。