大青杨木材制备工艺品仿珍木的永久变形与表面烫蜡性能研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyibi1987
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工艺品仿珍木是一种可以广泛应用于工艺品及家具制作的新型高分子材料。它可以改变工艺品制作处理过程中,常出现的颜色单一、耐久性差和成本高等问题,而且我国是名贵木材资源相对贫乏,速生材资源相对丰富的国家。如何通过仿珍木的制备,充分高效地利用软木压密兼表面烫蜡处理对基材(工艺品仿珍木)表面性能、尤其是色泽差的软木基材表面烫蜡色泽等进行研究,低成本、高效、高附加值(开发为工艺品)利用劣质木材资源,是一个有待解决的问题。所以,本文以我国东北部大青杨速生材为试材,研究了其热压、高温高压过热蒸汽改性处理工艺对其力学性能、微观形貌、疏水性、永久变形(PD)和化学性能等的影响,确定了其心、边材同步永久变形的热压优化工艺以及高温高压过热蒸汽改性处理优化工艺;研究了蜂蜡改性材料的配比及优化,研究了试材改性蜂蜡处理工艺;研究了仿珍木工艺品的造型设计与市场价值。对将劣质木材开发为仿珍木工艺品具有重要借鉴意义。本论文的主要研究内容及成果如下:1)首先概括了木质工艺品行业的课题背景,以此引出工艺品仿珍木制备技术在木材科学领域中的研究与应用。以高温高压过热蒸汽改性对压缩杨木心、边材进行永久变形处理,以及工艺品仿珍木表面改性蜂蜡烫蜡性能研究为着眼点,系统地综括了国内外相关研究现状,评价了此研究的价值。2)以我国东北部大青杨速生材为试材,研究了其热压和高温高压过热蒸汽改性永久变形处理工艺,在检测分析其心边、材处理前和以不同工艺处理后力学性能、微观形貌、疏水性和化学性能等变化情况基础上,确定了试材心、边材同步的热压优化工艺以及高温高压过热蒸汽改性处理优化工艺。研究结果表明:(1)确定了工艺品仿珍木优化工艺参数,热压温度为160℃,压缩压力为5MPa,定型时间为15min,高温高压过热蒸汽定形时间为1h,压缩率为60%,其在7d内的压缩恢复率为0%。实验结果表明此次实验达到了最初设想的压缩杨木心、边材同步永久变形的效果;(2)通过对比试验发现:经处理后的心、边材,细胞产生了较大变形,细胞腔明显变小,但细胞壁本身并没有被压溃,仍然保持了其完整性;(3)处理后心、边材的碳(C)元素和氧(O)元素的变化趋势一致,心材中碳(C)元素相对于素材逐步上升,氧(O)元素相对于素材逐步下降;(4)处理后心、边材的纤维素、半纤维素、木质素发生软化和降解,游离羟基减少,吸湿性降低,尺寸稳定性得到提高,密度、硬度均增大;(5)处理后心、边材的动态热机械分析中储能模量随着试验温度的升高而迅速下降,损耗角正切却随着试验温度的升高而迅速上升,其使用环境温度不能高于90℃。3)确定了工艺品仿珍木表面处理的优化工艺参数为:粗磨砂纸型号240目+粗磨时间1min/cm2+水磨砂纸型号400目+水磨时间2 min/cm2。确定了工艺品仿珍木表面改性蜂蜡烫蜡处理的优化工艺参数为:布蜡量15g/cm2+起蜡时间2min/cm2+烘烤温度70℃。4)以按优化热压工艺及优化高温高压过热蒸汽处理工艺制备的杨木心、边材同步永久变形工艺品仿珍木为基材,运用不同配比的纳米TiO2、壳聚糖、酸性染料和中性染料改性蜂蜡,对其进行烫蜡处理,以热稳定性、渗透性、色度学参数、疏水性、光泽度和纹理性为评价指标,对各改性蜂蜡热处理基材试件进行检测及对比分析,进而研究确定了蜂蜡改性材料的配比及优化,研究试材改性蜂蜡处理工艺优化。结果表明:(1)烫蜡改性材料中N、S、Ti等元素成功的渗透进工艺品仿珍木的纹孔中,染色渗透性强,颜色丰富;(2)当质量分数为10g的蜂蜡结合0.2%壳聚糖、0.05%中性红直接混合改性时,工艺品仿珍木表面染色均匀,耐久性、表面光泽度、接触角及纹理明显性的变化有较好的改善,表面的涂饰效果最理想,即蜂蜡改性效果最优化;(3)对改性蜂蜡烫蜡处理的工艺品仿珍木进行视觉心理量和触觉心理量测试,能够获得温暖、柔和、清雅、自然的视觉心理感受,但缺乏明快感和豪华感;还能够获得温暖、柔和、细致的触感,同时有效避免了粘滞、冷硬、塑感、粗糙等不舒服的触感,在一定程度上能获得触摸的快感,但给人的爽滑感不够。5)研究了仿珍木工艺品的造型设计与市场价值。造型设计分别以中国传统图案中“蛙纹”、“鱼纹”、“虎纹”、“龙纹”、“饕餮纹”、“凤鸟纹”、“花草纹”等纹理图案为研究对象,对中国传统图案素材的仿珍木工艺品图案进行了再设计研究。在发展和传承的前提下,确定仿珍木工艺品作品方案,最终完成了仿珍木工艺品外观设计的雕刻制作研究。
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