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超声预处理对木材负离子粉浸渍效果的影响
类别:工艺技术 | 录入者:fid | 发布时间:2017-09-21 [3062]

■刘 洁1 王佳伟2 何正斌3 伊松林4 Liu Jie1 & Wang Jiawei2 & He Zhengbin3 & Yi Songlin4

(1.2.3.4.北京林业大学木材科学与工程北京市重点实验室,北京 100083)

摘 要:本文以泡桐(Paulownia.)为实验材料,采用功率为300W,频率为40kHz的超声波对泡桐进行预处理,然后对试材进行负离子粉浸渍处理,最后对浸渍处理材的负离子释放过程进行研究,并采用电镜扫描探究负离子粉在木材内部的分布情况。结果表明,浸渍材的负离子释放效果显著,密闭容器内负离子含量最后可达到24000个/cm3,且负离子释放量随着时间的增加而增加。另外,通过电镜图片看出,负离子能够进入木材内部,超声波有利于打通木材内部通道,进而促进后期负离子的浸渍过程。

关键词:负离子 ;超声波 ;释放规律 ;微观结构

Abstract: Paulownia (Paulownia.) was taken as specimens in this paper. Specimens were pretreated by ultrasound with the power of 300 W and frequency of 40 kHz, and then negative ions were impregnated into specimens. Moreover, Scanning Electron Microscope technology was used to study the distribution of negative ions in wood. The negative ion release process and the microstructure of specimens were also analyzed. Results indicate that the pretreated specimens could release negative ion, the amount of negative ions could be got to 24000 per cubic centimeter in the closed container, and the amount of negative ions increase along with the increase of time. Additionally, negative ion could be impregnated into wood by microstructure analysis and ultrasound pretreatment could break the passage ways inner wood and enhance the impregnation process.

Key words: Negative ion; Ultrasound; Release law; Microstructure

       近年来,随着室内家具和装饰材料的增多,室内空气的质量越来越差,而空气质量已经成为衡量家居环境质量的一个重要指标。面对室内污染,很多学者对污染物进行了研究[1],这些方法在一定程度上对减少室内污染有很大的作用,但要从源头解决室内环境污染问题,除了要控制室内装饰材料污染,选择“绿色”家具材料[2],开发生态家具,还要使家具有一定的保健作用,产生对人体有用的物质,甚至净化空气等作用[3]

       负离子是在外界某种条件的作用下,呈电中性的空气气体分子外层电子脱离原子核的束缚从轨道中逸出,与某些中性分子或原子结合成为的阴离子,又称空气负离子[4]。负离子能够改善大气环境质量、保护人体健康。负离子对环境的作用主要体现在3个方面:净化空气、净化水质、杀菌;对人体的保健作用主要包括了4个方面:呼吸保健、促进血液循环、调节人体离子平衡、抑制菌类感染[5]。目前,负离子已经用于人造板和纺织等行业应用,在铺设羟基负离子功能型地板的房间,不仅甲醛、氨气和苯气的浓度明显降低,而且有害菌的含量也明显降低[6]。而负离子在实木中还未有研究。

       因此,本研究将负离子发生材料用真空浸渍的方法注入实木板材中,同时探究负离子释放量,以及负离子在木材中的微观分布,为生产能够释放负离子的实木家具开辟一条新的道路[7]


1 材料与设备

1.1 材料

       泡桐(Paulownia.),尺寸为20mm×20 mm×20mm,初含水率为(12±2)%,无缺陷。纳米级负离子粉(灵寿县元书矿产加工厂,河北)。

1.2 设备

       高温烘箱(DHG-9000系列,上海一恒科学仪器有限公司);超声波预处理装置(SB-400DTY,宁波新芝生物科技股份有限公司);真空干燥箱(BPZ-6090Lc,上海一恒科学仪器有限公司);负离子检测仪(AIC1000,美国)[8-9]

1.3 实验方法

       ①将泡桐试件放入超声波预处理设备中,采用功率300W,频率为40kHz的超声波对泡桐进行预处理1h,处理完后取出晾干,完成木材超声波预处理过程[10];将预处理后的泡桐放入浓度为60%的负离子粉的溶液中,并将其放入真空干燥箱进行浸渍处理,浸渍过程中,先将真空干燥箱抽至0.009MPa,然后保压1h后将真空干燥箱的压力恢复至常压,重复三次,保证负离子进入木材内部。

       ②泡桐干燥之后,随机从处理试件和没有处理的试件中分别取出1块,并用小刀从试件中截取一块5mm大小的试件,采用电镜扫描的方式来探究试材的微观结构,进而考察负离子在木材内部的分布情况。

       ③将处理后的泡桐分别放入密闭容器中测量负离子实木板材的负离子释放规律,并采用负离子测定仪在线自动测量环境中的负离子含量[11]


■图1 泡桐试件负离子释放量随时
间的变化图


2 结果与分析

2.1 负离子释放量随时间的变化规律

       为探究负离子注入木材后的释放量,图1给出了负离子粉处理材的负离子释放量随时间的变化图。从图中可以看出,负离子粉能够在很大程度上提高木材的负离子释放量, 密闭容器内负离子含量最后可达到24000个/ cm3,且负离子的释放量随着时间的增加而呈现增加趋势。

       为了预测木材负离子释放量随着时间的变化规律,式(1)给出了木材内部负离子释放量随时间的变化式,从式中可以看出,式子的R2为0.99,说明该式子能够用于模拟负离子粉处理后的泡桐的负离子释放规律[12]

       Yp=1244.38+235.94t+7.71t2-0.146t3+0.0006718t4

       R2=0.99 (1)

       其中Yp表示负离子释放量(个/cm3),t表示时间(min)。

       为了更好比较模拟值与实际值的差异, 现将理论值与实际值进行比较(如图2),从图中可以看出,理论值与实际值差异较小,进一步说明了式(1)可用于模拟处理材负离子释放量随时间的变化情况[13]


■图2 泡桐负离子释放理论值与实
际值的比较

2.2 负离子处理材微观结构

       为了揭示负离子在木材内部的分布规律,图3给出了泡桐的微观图。从图中可以看出,超声波处理后,木材内部结构表面光滑, 几乎没有抽提物存在(左图),而负离子粉浸渍后的木材内部出现很多抽提物,负离子粉进入了木材内部的微观结构,说明负离子粉的浸渍效果好,超声改性之后,能够打通木材内部通道,进而促进后期负离子的浸渍过程[14]



■图3 对照组(左)与处理组(右)的
微观构造对比图


3 结论

       ①负离子粉改性材可提高泡桐的负离子释放量,密闭容器内负离子含量最后可达到最后可达到24000个/cm3,且负离子含量随着时间的增加而增加。

       ②超声波预处理有利于促进负离子粉的浸渍过程。

       ③负离子粉能够进入木材内部,这为负离子板材的制备提供了理论指导。

(责任编辑:贺 辉)

参考文献:

[1]龚玉子.绿色植物在室内环境中的应用[J].家具与室内装饰,2015,(11):98-99.

[2]谈梅霞,祁忆青.常见的甲醛含量检测方法研究[J].家具与室内装饰,2017,(04):84-85.

[3]冼宁,郑佳梦.现代室内设计中生态理念的应用研究[J].家具与室内装饰,2016,(07):62-63.

[4]徐朴,吕兰彦.室内装修污染的解决之道——导入HSE装修污染防治工程[J].家具与室内装饰,2003,(05):28-29.

[5]骆文,陈航.绿色低碳理念在商业空间照明设计中的应用[J].家具与室内装饰,2016,(06):94-95.

[6]徐文,江其珊.绿色设计理念在室内设计中的应用研究[J].家具与室内装饰,2016,(12):16-17.

[7]冼宁,郑佳梦.现代室内设计中生态理念的应用研究[J].家具与室内装饰,2016,(07):62-63.

[8]史晓陵.圣象羟基负离子功能型地板问世[N].中国建材报,2007-06-25(003).

[9]王立华,郑晓冬.一种可释放空气负离子的内墙乳胶漆[J].山东建材,2007,(05):43-45.

[10]刘玲玲.释放负离子的居室功能材料研究[D].河北秦皇岛.燕山大学,2010.

[11]康文杰.电气石负离子释放材料的制备及性能研究[D].陕西:陕西科技大学,2013.

[12]童勤荣.负离子纤维及其在汽车内装饰材料中的应用[J].产业用纺织品,2010,(09):37-40.

[13]毕鹏宇,陈跃华,李汝勤.负离子纺织品及其应用的研究[ J ] .纺织学报,2003,(06):99-101.

[14]李青山,倪士民,王新伟,吴丽娜,王庆瑞,王善元.负离子功能纤维与纺织品研究进展[J].材料导报,2005,(06):32-35.

基金项目:北京市级大学生创新训练项目(S201610022088)

作者简介:刘洁(1996-),女,本科生,研究方向:木材功能性改良,E-mail:2096117641@qq.com

通讯作者:何正斌(1984-),博士,讲师,研究方向:木材功能性改良,E-mail:hzbbjfu@126.com

引文格式:刘洁,王佳伟,何正斌,等.超声预处理对木材负离子粉浸渍效果的影响[J].家具与室内装饰,2017,(6):80-81.

LIU Jie , WANG Jiawei , HE Zhengbin ,et al. Influence of Ultrasound Pretreatment on the Impregnating Effect of Negative Ions to Wood [J].

Furniture & Interior Design , 2017,(6):80-81.


注:本文来源于《家具与室内装饰》

 
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