吳克勤,郭祉妘,魏起華,林冬梅,曾欽志,劉曉輝,饒久平*

(1. 福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院,植物纖維功能材料國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州 350108; 2. 福建農(nóng)林大學(xué)國家菌草工程技術(shù)研究中心,福州 350002;3. 福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福州 350012)

我國人口規(guī)模巨大,森林資源相對(duì)不足,世界各國對(duì)森林資源保護(hù)的加強(qiáng)和原木出口的限制,導(dǎo)致我國木材供需缺口不斷擴(kuò)大,“十三五”期間木材年均供需缺口達(dá)0.74億～0.97億m3[1]。王芳等[2]研究顯示,當(dāng)中國的原木和鋸材進(jìn)口量不斷增長時(shí),會(huì)分別造成約8.21億和7.74億美元的額外損失。我國作為全球人造板大國,合理開發(fā)和利用非木材植物原料生產(chǎn)出高品質(zhì)的人造板產(chǎn)品——重組材,對(duì)緩解木材供需矛盾和推動(dòng)人造板可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[3]。

目前,以菌草為原料制備人造板材的研究較少[4],特別是鮮有利用菌草制備出重組材的研究。菌草綠洲一號(hào),莖稈直立,高2～6 m,其與小徑竹結(jié)構(gòu)高度相似,纖維形態(tài)和化學(xué)成分與竹材相當(dāng)[5]。方智毅等[6]研究發(fā)現(xiàn),綠洲一號(hào)的纖維長寬比大,纖維觸點(diǎn)結(jié)合力強(qiáng),單根纖維強(qiáng)度優(yōu)異,具有作為重組材原料的潛質(zhì)。但是以菌草綠洲一號(hào)為原料進(jìn)行全菌草稈利用制備重組材,需解決界面的相容性問題,以提高原料的利用率,可借鑒已用于竹重組材生產(chǎn)上的化學(xué)改性[7]、高壓靜電改性[8]、氧等離子改性[9-10]、蒸汽改性[11]及疏解等方法[12]。

本研究以菌草為原料制備重組材,采用全菌草稈利用的方式,不去除菌草表面的蠟質(zhì)層和硅質(zhì)層,通過響應(yīng)面方法分析不同浸膠時(shí)間、熱壓溫度、熱壓時(shí)間[13]對(duì)菌草重組材主要力學(xué)性能和耐水性的影響,模擬優(yōu)化出菌草重組材最佳的制備條件;再通過堿處理和帚化處理優(yōu)化出菌草重組材的生產(chǎn)工藝,分析了帚化處理和堿處理對(duì)菌草重組材性能的影響,為推進(jìn)菌草重組材產(chǎn)業(yè)化提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

菌草綠洲一號(hào)(Arunddonaxcv.lvzhou No.1),2年生,由福建農(nóng)林大學(xué)國家菌草工程技術(shù)研究中心提供;酚醛樹脂(PF)膠黏劑,固含量為30%,黏度為50 mPa·s,由福建省有竹科技有限公司提供;氫氧化鈉(粒),購于天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

鹵素水分測定儀,型號(hào)MB35;自制菌草帚化疏解機(jī);電熱鼓風(fēng)干燥箱,型號(hào)DHG-9125A;熱壓機(jī),型號(hào)KSH-300;萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī),型號(hào)CWT5504;圓鋸機(jī),型號(hào)PCS31230-CH;連續(xù)變倍體視顯微鏡,型號(hào)XTL-200;場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM),型號(hào)Verios G4。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用Design-Expert 8.0.6中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,分別用X1、X2、X3表示浸膠時(shí)間、熱壓時(shí)間、熱壓溫度3個(gè)因素變量,并分別確定范圍在20～40 min、0.8～1.2 min/mm、140～160 ℃,具體如表1所示。

1.3.2 制板工藝

制備菌草重組材設(shè)定的目標(biāo)密度為1.1 g/cm3,規(guī)格為450 mm×245 mm×17 mm,主要工藝流程如圖1所示,最后得到菌草重組材測試樣。將菌草去除葉片、分枝、頭部和根部,保留菌草稈并切斷成長度450 mm的試樣,沿菌草纖維長軸等分剖開成2份半圓管,再通過碾壓展平成需要的菌草束。第一次干燥溫度設(shè)定為85 ℃,控制菌草束的含水率為8%,置于酚醛樹脂膠黏劑中浸漬。浸膠后需要瀝干12 h至無膠液滴下后進(jìn)行第二次干燥;第二次干燥溫度設(shè)定為50 ℃,控制菌草束的含水率為12%。組坯時(shí)將菌草束均勻地鋪設(shè)在模具內(nèi),菌草束長度與模具長度一致,如圖2e所示。熱壓壓力設(shè)定為5.5 MPa,采用兩段式降壓。再利用響應(yīng)面法得到最佳熱壓條件后,為進(jìn)一步提高菌草重組材性能,在碾壓環(huán)節(jié)后加入帚化疏解優(yōu)化改進(jìn)工藝流程,并探究了浸膠時(shí)間對(duì)帚化后菌草重組材的性能影響。

圖1 制備菌草重組材的工藝流程Fig. 1 Preparation process of Juncao scrimber

在碾壓展平工藝后添加帚化疏解工藝,利用自制的帚化疏解機(jī),制備縱向不間斷、橫向交錯(cuò)分離的帚化菌草束,如圖2d所示。在菌草切斷后,采用堿處理工藝,將菌草浸泡到不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaOH溶液中,于常溫常壓下浸沒4 h,然后多次漂洗到溶液呈中性,靜置12 h。

a、b)自然生長的菌草綠洲一號(hào);c、d)帚化前后的菌草束;e)組坯。圖2 菌草在不同時(shí)期的狀態(tài)Fig. 2 Images of Juncao in different periods

1.3.3 菌草重組材機(jī)械強(qiáng)度測試

菌草重組材的靜曲強(qiáng)度(MOR)、彈性模量(MOE)參照GB/T 40247—2021《重組竹》進(jìn)行測試。

1.3.4 菌草重組材耐水性能測試

菌草重組材的吸水厚度膨脹率(TSR)、吸水寬度膨脹率(WSR)參照GB/T 40247—2021的28 h循環(huán)處理方法進(jìn)行測試。

1.3.5 微觀結(jié)構(gòu)分析

從未帚化與帚化處理制備的菌草重組材橫切面分別鋸制出20 mm×20 mm的試樣,表面打磨光滑,使用體視顯微鏡觀察菌草重組材有無帚化處理的截面層壓情況。

分別將未處理和帚化以及堿處理的菌草裁切成5 mm×5 mm的樣品,對(duì)其表面進(jìn)行30 min的噴金處理,使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察表面形貌。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1的試驗(yàn)設(shè)計(jì),以MOR、MOE、TSR、WSR為考察指標(biāo)在Box-Behnken中獲得3因素4水平的響應(yīng)面試驗(yàn)方案,共17組試驗(yàn)組合,試驗(yàn)方案及結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 The experiment design and results of response surface methodology

表2(續(xù))

2.1.1 方差分析

以表2的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面二次模型的方差分析,結(jié)果見表3、4。從表3、4可以看出,MOR、MOE、TSR、WSR的模型P<0.05,表明4個(gè)水平模型均顯著;失擬項(xiàng)P>0.05,說明4個(gè)模型失擬項(xiàng)均不顯著;且“Adeq Precision”測量信噪比分別為22.75,17.45,18.56,21.10,均大于4,表示信號(hào)充足[14]。說明該響應(yīng)面模型噪聲小,模型擬合顯著,可以用于該研究的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)[15-16]。由表3、4中的F值可知:浸膠時(shí)間、熱壓時(shí)間、熱壓溫度對(duì)MOR和MOE影響的大小順序?yàn)閄1>X3>X2,且浸膠時(shí)間和熱壓溫度的交互影響更明顯;對(duì)TSR和WSR影響的大小順序?yàn)閄1>X2>X3,且浸膠時(shí)間和熱壓時(shí)間的交互影響更明顯。

表3 靜曲強(qiáng)度和彈性模量方差分析Table 3 Variance analysis of modulus of rupture and modulus of elasticity

表4 吸水厚度膨脹率和吸水寬度膨脹率方差分析Table 4 Variance analysis of thickness swelling rate and width swelling rate

圖3 響應(yīng)面圖和等高線圖Fig. 3 Response surface and contour plots

根據(jù)上述方差分析結(jié)果進(jìn)行多元回歸方程擬合,推算最優(yōu)因子水平、回歸方程和決定系數(shù),得到菌草重組材的MOR(Y1)、MOE(Y2)、TSR(Y3)、WSR(Y4)對(duì)浸膠時(shí)間(X1)、熱壓時(shí)間(X2)、熱壓溫度(X3)的回歸模型以及決定系數(shù)R2:

2.1.2 響應(yīng)面交互分析

部分浸膠時(shí)間、熱壓時(shí)間、熱壓溫度和MOR、MOE、TSR、WSR之間的響應(yīng)面圖及等高線圖如圖3所示。圖3a、b分別為浸膠時(shí)間和熱壓溫度對(duì)MOR,以及浸膠時(shí)間和熱壓時(shí)間對(duì)MOE的響應(yīng)面圖和等高線圖,從圖中明顯可以看出響應(yīng)面均呈橢圓并有凸起,這表明:MOR在浸膠時(shí)間30～35 min,熱壓溫度150～160 ℃時(shí)存在最大值;MOE在浸膠時(shí)間30～35 min,熱壓時(shí)間1.0～1.2 min/mm時(shí)存在最大值。響應(yīng)面圖能反映2個(gè)因素間的相互作用,圓形表示2個(gè)因素之間的弱相互作用,橢圓形表示兩個(gè)因素之間的強(qiáng)相互作用[17-18]。圖3a、b的等高線圖均表現(xiàn)為橢圓形且立體顯示陡峭,說明浸膠時(shí)間與熱壓溫度對(duì)MOR、浸膠時(shí)間與熱壓時(shí)間對(duì)MOE的交互影響顯著,這與方差分析結(jié)果一致(表3)。

浸膠時(shí)間和熱壓時(shí)間對(duì)TSR,以及浸膠時(shí)間和熱壓溫度對(duì)WSR的響應(yīng)面圖和等高線圖分別見圖3c、d,從圖中明顯可以看出響應(yīng)面均呈凹陷,這表明:TSR在浸膠時(shí)間35～40 min,熱壓時(shí)間1.0～1.2 min/mm時(shí)存在最小值;WSR在浸膠時(shí)間30～35 min,熱壓溫度145～155 ℃時(shí)存在最小值。浸膠時(shí)間的增加更有利于TSR和WSR的降低,可能是含膠量的增加堵塞了孔道,在水煮過程中阻止了水分的進(jìn)入[19]。

2.1.3 穩(wěn)定性分析

通過Design-Expert軟件綜合分析,得出菌草重組材在浸膠時(shí)間33 min、熱壓時(shí)間1.12 min/mm、熱壓溫度155 ℃時(shí)各項(xiàng)性能達(dá)到最佳,預(yù)測值分別是MOR為52.81 MPa、MOE為13.46 GPa、TSR為13.06%、WSR為2.65%(表5)。為檢驗(yàn)?zāi)M優(yōu)化的最佳浸膠時(shí)間、熱壓時(shí)間、熱壓溫度的可信度,以該條件進(jìn)行平行試驗(yàn),結(jié)果顯示,菌草重組材MOR為53.71 MPa、MOE為12.95 GPa、TSR為12.84%、WSR為2.75%。與預(yù)測值相比分別相差1.70%,3.80%,3.06%和2.65%,相對(duì)誤差均在10%以內(nèi),說明該模型預(yù)測的響應(yīng)變量可信度高[20]。由于菌草重組材產(chǎn)業(yè)有待開發(fā),還未有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)參考重組竹國家標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果表明,MOR和MOE不滿足GB/T 40247—2021的要求,而TSR和WSR可滿足該國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表5 主要物理力學(xué)性能和耐水性的預(yù)測值和實(shí)測值Table 5 Predicted and actual values of main physical mechanical properties and water resistance

2.2 優(yōu)化工藝流程

2.2.1 帚化疏解優(yōu)化

通過上述工藝過程已探明菌草重組材的最佳工藝條件,然而主要力學(xué)性能不佳。因此,在原有工藝的碾壓階段后加入帚化疏解工藝,在菌草壁上形成了一系列線段狀的裂紋,將菌草束分離成縱向不斷裂、橫向松散而交錯(cuò)相連的菌草單元,增強(qiáng)菌草-樹脂-菌草間的相互粘接,這將有助于層壓時(shí)剛性纖維細(xì)胞之間形成許多有效的機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)[21]。疏解產(chǎn)生的裂紋還將菌草內(nèi)部的纖維暴露出來,增加了樹脂的滲透路徑和菌草束的比表面積,使樹脂在菌草束中的潤濕、擴(kuò)散、滲透更充分,在浸膠過程中使酚醛樹脂能更好地滲入纖維內(nèi)部。帚化前后的浸膠量如表6所示,由表6可知,在相同浸膠時(shí)間條件下,帚化疏解使得菌草束的含膠量大幅度提升。與無帚化的菌草重組材(MOR為53.71 MPa、MOE為12.95 GPa、TSR為12.84%、WSR為2.75%)相比,加入帚化疏解工藝的菌草重組材MOR為103.84 MPa、MOE為13.03 GPa、TSR為4.34%、WSR為0.88%,MOE有小幅度提高,MOR提高了93%,TSR和WSR分別降低了8.5和1.87個(gè)百分點(diǎn),說明帚化使菌草重組材不僅大幅度增加了最大荷載,提高了物理力學(xué)性能,還提高了耐水能力,各項(xiàng)性能均滿足GB/T 40247—2021的要求,MOR和MOE達(dá)到彎曲彈性模量120Eb級(jí),TSR達(dá)到吸水厚度膨脹率T5.0級(jí),WSR達(dá)到吸水寬度膨脹率W1.0級(jí)。

表6 帚化前后的浸膠量Table 6 The glue immersion rate before and after brooming optimization

孟凡丹等[22]研究表明,隨著浸膠量的增大,纖維化竹單板層積材力學(xué)性能呈先增后減的趨勢。過大的浸膠量將影響菌草重組材的力學(xué)性能,通過降低浸膠時(shí)間減少浸膠量,既能提高性能又能降低成本。菌草重組材不同浸膠時(shí)間的物理力學(xué)性能和耐水性見圖4。由圖4可知:隨著浸膠時(shí)間的減少,MOR和MOE均呈現(xiàn)拋物線的趨勢,MOR在浸膠20 min時(shí)達(dá)到最大值,MOE在浸膠15 min時(shí)達(dá)到最大值;TSR和WSR隨浸膠時(shí)間的減少緩慢升高,變化不大,而在浸膠10 min時(shí)突然增大。這是由于浸膠10 min時(shí),菌草重組材試樣在28 h吸水膨脹試驗(yàn)后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)分解的現(xiàn)象。綜合判斷,菌草重組材在浸膠15 min時(shí),既減少了生產(chǎn)制備時(shí)間,節(jié)省成本,又擁有較好的物理力學(xué)性能和耐水性, 其MOR為136.56 MPa、MOE為14.80 GPa、TSR為5.84%、WSR為0.93%。

圖4 菌草重組材不同浸膠時(shí)間的物理力學(xué)性能和耐水性Fig. 4 Main physical mechanical properties and water resistance of Juncao scrimber at different glue immersion times

2.2.2 先堿處理后帚化處理

圖5 菌草重組材堿處理優(yōu)化前后的主要物理力學(xué)性能和耐水性Fig. 5 Main physical mechanical properties and water resistance of Juncao scrimber before and after alkali optimization

在帚化前進(jìn)行堿處理,進(jìn)一步優(yōu)化上述經(jīng)過帚化的最佳工藝參數(shù):浸膠時(shí)間15 min、熱壓時(shí)間1.12 min/mm、熱壓溫度155 ℃。對(duì)菌草束先進(jìn)行堿處理,在一定程度上使菌草表面的蠟質(zhì)層和硅質(zhì)層降解,產(chǎn)生刻蝕而增大表面粗糙度,并對(duì)化學(xué)成分也會(huì)產(chǎn)生影響,改善酚醛樹脂與菌草表面的界面結(jié)合,從而在工藝參數(shù)不變的情況下提高菌草重組材的性能。菌草束經(jīng)過不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaOH處理后制備的菌草重組材MOR、MOE、TSR和WSR的性能對(duì)比見圖5。各項(xiàng)性能隨著堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升均呈現(xiàn)拋物線的趨勢,在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),MOR為143.13 MPa、MOE為15.05 GPa,均比空白樣的MOR和MOE有所提升;耐水性在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí)最優(yōu),TSR為1.85%、WSR為0.30%,但在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%和3%時(shí),物理力學(xué)性能反而低于空白樣。在堿處理過程中,隨著堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,雖然對(duì)菌草表面的蠟質(zhì)層降解和破壞有所提升,改善菌草與樹脂的膠合界面,但菌草本身的木質(zhì)素和半纖維素也在堿處理過程中被溶解出來,降低了菌草束本身的機(jī)械性能;同時(shí),木質(zhì)素和半纖維素的溶解導(dǎo)致空隙不斷變大,增加了吸水膨脹能力,當(dāng)空隙不斷擴(kuò)大時(shí),部分樹脂滲入空隙,固化后的樹脂阻礙了水分的進(jìn)入,從而減少了吸水膨脹。

圖6 有無帚化處理的體視顯微鏡圖像Fig. 6 Stereoscopic microscope images with or without brooming

a)無處理的菌草表面;b)帚化處理的菌草表面;c)堿處理的菌草表面;d)堿處理和帚化的菌草表面。圖7 不同處理的菌草表面SEM圖像Fig. 7 SEM images of different treated Juncao surfaces

2.3 微觀結(jié)構(gòu)

由體視顯微鏡圖像(圖6)可知,經(jīng)過帚化處理后的菌草重組材截面(圖6b)比沒有帚化處理的菌草重組材截面(圖6a)更加致密,擁有更多的接觸面,酚醛樹脂的分布也更均勻。從圖6a中黑色箭頭處可以看到明顯的空隙,這將極大影響菌草重組材的力學(xué)性能和耐水性。與木材不同,菌草內(nèi)部沒有木射線等橫向組織[23],使得菌草束在浸膠過程中酚醛樹脂的滲透并不樂觀,僅在與菌草接觸的表面覆蓋;又由于菌草表面具有蠟質(zhì)層,表面對(duì)酚醛樹脂的相容性差,沒有帚化的菌草單元間的粘接能

力不足,這是導(dǎo)致出現(xiàn)空隙的原因。從圖6b可以看出,由于帚化形成更小的菌草單元,酚醛樹脂能均勻地分布在菌草單元的表面,并通過裂紋滲透到基本組織內(nèi)的細(xì)胞壁上,且與帚化裂紋暴露出的內(nèi)部纖維相容性好,形成許多有效的機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu),直接增強(qiáng)了菌草重組材的物理力學(xué)性能,MOR提升了22.2%。

使用掃描電鏡獲得經(jīng)過不同處理的菌草表面顯微圖像,如圖7所示。從圖7a可以看出,菌草外層組織致密,質(zhì)地堅(jiān)硬,放大的圖片中有橢圓形微凸,呈橫向規(guī)則緊密排列,表面十分光滑且附有一層蠟質(zhì)層,整體較為光滑,對(duì)水和酚醛樹脂等膠黏劑濕潤性極差。圖7b2為帚化處理后的菌草表面,除了產(chǎn)生線段狀裂紋,還使部分菌草外皮層脫落,鄰近外表面的長而強(qiáng)度高的纖維裸露出來,且未受到損傷。撕裂破壞產(chǎn)生不同程度的溝壑,有利于浸膠時(shí)酚醛樹脂的滲入,使樹脂能隨著裂紋均勻滲透內(nèi)部的纖維細(xì)胞,這也解釋了帚化后浸膠量上升的原因;并且在熱壓過程中帚化產(chǎn)生的表面溝壑在壓力作用下相互嵌套和錯(cuò)位交叉,隨著高溫下酚醛樹脂的固化而緊密結(jié)合在一起,既增強(qiáng)了力學(xué)強(qiáng)度還提升了耐水性。相鄰的菌草單元在層壓時(shí)相互錯(cuò)位交叉,由于內(nèi)部纖維對(duì)酚醛樹脂的相容性好,纖維間的結(jié)合可以更緊密,這解釋了帚化后的菌草重組材力學(xué)性能更優(yōu)。酚醛樹脂通過帚化形成的裂紋滲透到菌草內(nèi)部的細(xì)胞壁上,包裹細(xì)胞壁表面形成了一層憎水的保護(hù)膜,還能使酚醛樹脂的活性基團(tuán)充分地與細(xì)胞壁表面親水的羥基相互結(jié)合,形成氫鍵或化學(xué)結(jié)合[24],降低菌草細(xì)胞壁對(duì)吸著水的吸附性能,間接改善了菌草重組材的耐水性能,這解釋了帚化后菌草重組材的耐水性提升。圖7c為堿處理后的菌草表面,致密的蠟質(zhì)層出現(xiàn)溶解,規(guī)則緊密排列的橢圓微小突起消失,變成無規(guī)律的凹痕。從圖7c2可以明顯看到表面出現(xiàn)溶解,產(chǎn)生不均勻的溝槽并有部分纖維外露出來,粗糙的表面將有利于增加表面能[25],使樹脂更容易黏附在菌草表面,溶解暴露的纖維也有利于樹脂的滲透。圖7d顯示在堿處理后帚化的菌草表面,帚化暴露出的纖維形態(tài)完整,與圖7b相同,證明堿處理對(duì)菌草內(nèi)部纖維產(chǎn)生的破壞小。

3 結(jié) 論

通過響應(yīng)面分析法研究不同浸膠時(shí)間、熱壓時(shí)間、熱壓溫度對(duì)菌草重組材物理力學(xué)性能和耐水性的影響,優(yōu)化出菌草重組材的最佳熱壓工藝,在此基礎(chǔ)上通過帚化處理和堿處理優(yōu)化制備工藝。

1)通過建立MOR、MOE、TSR、WSR和浸膠時(shí)間、熱壓時(shí)間、熱壓溫度之間的回歸模型,得到菌草重組材的較優(yōu)工藝參數(shù):浸膠時(shí)間33 min,熱壓時(shí)間1.12 min/mm,熱壓溫度155 ℃。并經(jīng)過平行試驗(yàn)驗(yàn)證,最佳熱壓工藝下獲得菌草重組材MOR、MOE、TSR、WSR的平均值分別是53.71 MPa,12.95 GPa,12.84%和2.75%,與預(yù)測值誤差均在10%以內(nèi),說明該模型預(yù)測準(zhǔn)確可行。

2)在原有工藝的碾壓階段后加入帚化疏解,并減少浸膠時(shí)間,所得MOR、MOE、TSR、WSR的平均值分別是136.56 MPa,14.80 GPa,5.84%和0.93%,均滿足GB/T 40247—2021的要求,不僅降低了生產(chǎn)成本,還提高了菌草重組材的性能。

3)使用NaOH溶液對(duì)菌草進(jìn)行堿處理,結(jié)果顯示,在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%時(shí),MOR為143.13 MPa、MOE為15.05 GPa,力學(xué)性能較好且高于無堿處理;在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí),TSR為1.85%,WSR為0.30%,耐水性較好并高于無堿處理。

4)從微觀角度出發(fā),分析菌草全菌草稈的利用,在不去除表面蠟質(zhì)層和硅質(zhì)層時(shí)帚化和堿處理對(duì)菌草重組材的影響。結(jié)果表明,帚化后,酚醛樹脂可以通過疏解產(chǎn)生的裂紋滲透到菌草內(nèi)部的纖維中,菌草單元在層壓時(shí)相互錯(cuò)位交叉,形成緊密的機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu),提高了物理力學(xué)性能和耐水性;堿處理后菌草表面蠟質(zhì)層出現(xiàn)降解,粗糙度增加。