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微波辅助固化对竹胶强度的影响:热固性酚醛树脂粘接

该研究发表于 Construction and Building Materials（2014），使用 XH-200A / XH-200C 开展 微波固化、竹材 研究，关键结果包括微波固化样品剪切强度 18.35 MPa；微波固化样品剪切强度 4倍；微波固化竹材剪切强度 18.35 MPa。

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论文编号 9
应用方向 微波固化、竹材、胶合强度、酚醛树脂、热固性树脂、复合材料
关键结果 微波固化样品剪切强度 18.35 MPa
核心条件 温度 100°C / 110°C
论文编号
9
期刊
Construction and Building Materials
影响因子
7.693
中科院分区
1 区
发表年份
2014
DOI
10.1016/j.conbuildmat.2014.07.014
设备型号
XH-200A / XH-200C
作者单位
中国林业科学研究院；国际竹藤中心；中国林业科学研究院 木材工业研究所
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 胶合强度 酚醛树脂 热固性树脂 复合材料

事实快照

  • 论文：微波辅助固化对竹胶强度的影响:热固性酚醛树脂粘接
  • 设备：XH-200A / XH-200C
  • 期刊与分区：Construction and Building Materials，中科院 1 区
  • 核心条件：温度 100°C / 110°C；压力 25 MPa；时间 5 h / 12 h / 10 min
  • 关键结果：微波固化样品剪切强度 18.35 MPa；微波固化样品剪切强度 4倍；微波固化竹材剪切强度 18.35 MPa
  • 用途：可作为 微波固化、竹材 的论文证据页。

研究摘要

本研究采用微波固化的热固性酚醛树脂对竹条进行胶合，并研究了微波辅助固化对竹材胶合强度的影响。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）评价酚醛树脂的固化程度，通过压缩剪切试验表征竹材胶合强度。采用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察固化酚醛树脂和胶合竹材的形貌。固化程度结果表明，微波是一种快速高效的固化方法，可将固化时间缩短50%。竹材压缩剪切强度结果表明，在100°C下固化10 min的样品可达到最佳力学性能。较高的固化温度（110°C）会导致竹材碳化，从而削弱竹材的力学强度。SEM图像表明，微波快速固化会导致酚醛树脂膨胀，从而产生粗糙表面并增加竹材与酚醛树脂的胶合强度。此外，在快速固化过程中，酚醛树脂嵌入竹材表面的孔隙中，减少了竹材与树脂界面的缺陷。因此，微波固化竹材的剪切强度远高于热固化竹材。

研究背景与解决的问题

本研究采用微波固化的热固性酚醛树脂对竹条进行胶合，并研究了微波辅助固化对竹材胶合强度的影响。

设备应用与实验条件

项目参数
温度100°C / 110°C
压力25 MPa
时间5 h / 12 h / 10 min

关键结果

微波固化样品剪切强度 18.35 MPa
微波固化样品剪切强度 4倍
微波固化竹材剪切强度 18.35 MPa
热固化样品剪切强度 4.6 MPa
指标结果
微波固化样品剪切强度18.35 MPa
微波固化样品剪切强度4倍
微波固化竹材剪切强度18.35 MPa
热固化样品剪切强度4.6 MPa
竹材胶合剪切强度4倍
竹材胶合剪切强度18.35 MPa

机制/方法亮点

  • 快速固化膨胀机制：微波固化反应快速，小分子（H2O、CH2O等）迅速释放，导致酚醛树脂膨胀，表面粗糙度增加。膨胀的酚醛树脂对竹材施加压应力，增加竹材与酚醛树脂的胶合强度。 界面缺陷填充机制：在快速固化过程中，部分酚醛树脂嵌入竹材表面的孔隙中，减少了竹材与树脂界面的缺陷。根据McBain和Hopkins的机械互锁理论，这种填充过程有利于增加胶合竹材样品的胶合强度。 微波选择性加热机制：微波通过极性分子振动产生热量，在微波场中水分子挥发更快，使固化反应更均匀、更快速，从而提高固化效率。 温度控制关键机制：100°C为最佳固化温度，此时剪切强度达到峰值（18.35 MPa）。温度过高（110°C）会导致竹材碳化，削弱竹材力学性能，使剪切强度显著下降。

应用价值

  • 核心技术亮点：采用XH-200A微波反应器实现酚醛树脂快速固化，固化时间缩短50%（从30 min降至15 min）
  • 性能突破亮点：微波固化竹材剪切强度达18.35 MPa，是热固化（约4.6 MPa）的4倍
  • 界面优化亮点：微波快速固化使酚醛树脂膨胀并嵌入竹材孔隙，减少界面缺陷，实现从界面破坏到竹材本体破坏的转变
  • 工艺高效亮点：最佳工艺条件为100°C、10 min，即可达到最佳力学性能，显著提高生产效率

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XH-200A+ 微波固液相合成萃取仪
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常见问题

这篇论文使用了哪种设备？
本研究使用 XH-200A / XH-200C。
研究的核心发现是什么？
该研究发表于 Construction and Building Materials（2014），使用 XH-200A / XH-200C 开展 微波固化、竹材 研究，关键结果包括微波固化样品剪切强度 18.35 MPa；微波固化样品剪切强度 4倍；微波固化竹材剪切强度 18.35 MPa。
该研究发表在哪个期刊？
发表于 Construction and Building Materials，中科院 1 区。
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