利用傅里叶变换红外光谱分析高温对木材-胶粘剂界面性能的影响

作     者：岳孔 程秀才 贾翀 刘伟庆 陆伟东 YUE Kong;CHENG Xiu-cai;JIA Chong;LIU Wei-qing;LU Wei-dong

作者机构：南京工业大学土木工程学院江苏南京211800 南京市产品质量监督检验院江苏南京210019 南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0703501-04) 江苏省建筑产业现代化专项引导资金科技支撑项目(苏财建226号-12)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2019年第39卷第10期

页      码：3179-3183页

摘      要：胶合木层板间界面起传递应力的作用,是构件承载的重要参数,其高温胶合性能决定了构件的抗火性能。以兴安落叶松结构材,以及结构用间苯二酚-酚醛树脂胶粘剂(PRF)和三聚氰胺-脲醛树脂胶粘剂(MUF)为研究对象,研究了20~280℃中木材含水率、密度、顺纹弦向抗剪强度和木材-胶粘剂界面胶合性能等216个试件在高温中的物理力学性能变化规律,通过傅里叶变换红外光谱分析高温中胶粘剂官能团变化,揭示了高温对木材-胶粘剂界面性能的劣化机理。结果表明,20~150℃时,兴安落叶松主要发生由水分释放导致的木材密度降低等物理反应,木材颜色未发生明显变化;150~200℃时,木材热降解开始,密度下降速度变缓,木材颜色逐渐加深;温度继续升高时,木材热降解加剧,颜色急剧加深,木材密度损失快速增加;当温度升至280℃时,木材发生炭化、完全转化为黑色,密度降至常温的72.49%。高温对兴安落叶松顺纹弦向抗剪强度有明显的劣化作用;20℃时木材抗剪强度为9.654MPa,20~110℃时木材抗剪强度下降较快,150℃时降至常温的60.68%;150~280℃时,木材顺纹抗剪强度急剧下降,280℃时降至1.054MPa。木材-胶粘剂界面的高温性能与胶粘剂的耐热性能密切相关;常温时,兴安落叶松与PRF和MUF均有较好的胶合性能,其界面抗剪强度分别为9.071和9.619MPa,木破率均在80%以上;随着温度的升高,两种胶粘剂的界面抗剪强度均明显降低,木材-PRF界面较木材-MUF具有更好的耐高温性能。20~150℃时,两种胶粘剂界面抗剪强度劣化规律与木材抗剪强度相似,150℃时木材-PRF和木材-MUF的界面抗剪强度分别为常温的60.61%和60.92%,木破率均高于70%。150~280℃时,木材-PRF界面抗剪强度劣化规律仍与木材顺纹抗剪强度相似,280℃时降至0.774MPa;木材-MUF界面胶合性能受温度影响更大,220℃时其木破率为10%,280℃时界面抗剪强度降至0MPa。傅里叶变换红外光谱图中,20~150℃时PRF化学结构无明显变化;温度高于150℃时主要发生胶粘剂的进一步交联,以及醚键和亚甲基桥的断裂,PRF开始热解,但化学结构仍较完整;20~150℃时MUF的化学结构无明显变化,温度高于200℃时,羟甲基特征峰减弱、异氰酸酯基团产生,热降解剧烈,PRF较MUF具有更高的耐热性能。研究结果将为木结构工程合理选择原材料提供数据支撑,并为完善木结构抗火设计理论和方法提供依据。

主 题 词：木材-胶粘剂界面 抗剪强度 高温 傅里叶红外光谱 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0804[工学-材料学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2019)10-3179-05

馆 藏 号：203793894...