γ射線輻射對木材振動特性影響及機理研究.pdf

1、輻射交聯(lián)和輻射降解是高分子材料改性的重要方法，為木材聲學振動功能性改良提供了新的方法和思路。試驗證明，經(jīng)過γ射線處理后的木材聲振動性能有所改善。
　　本文以魚鱗云杉（Picea jezoensis），泡桐（Paulownia）為研究對象，在研究木材化學組分含量與木材聲學參數(shù)之間關系的基礎上，采用輻照劑量為0kGy、5kGy、10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、200kGy及300kGy的γ射線分別對板材、木粉、綜纖維

2、素、及木質(zhì)素進行輻照處理，通過分析不同輻照劑量對木材化學性質(zhì)、自由基濃度、微觀構(gòu)造、物理力學、聲學振動參數(shù)等的影響規(guī)律，初步揭示γ射線輻照對木材各項性質(zhì)的影響機理。研究結(jié)果表明:
　　(1)兩種樹種的綜纖維素含量均隨輻照劑量的增加呈遞減的趨勢，木質(zhì)素的相對含量隨輻照劑量的增加呈現(xiàn)遞增的趨勢;魚鱗云杉的抽提物含量隨著輻照劑量的增加呈現(xiàn)遞增的趨勢，而泡桐樹種抽提物含量與輻照劑量無明顯的關系;木材三大組分中木質(zhì)素的抗輻射能力最強，其次是

3、纖維素，而半纖維素的抗輻射能力最差。
　　(2)參照國家標準GB/T2677.2-2011測定了木材化學組分含量，通過一元或二元線性回歸模型分析了各組分含量與木材聲學振動參數(shù)之間的關系，結(jié)果表明:當綜纖維素含量在66-68％時，木材的聲學振動性能最佳;木質(zhì)素含量與木材聲學振動的相關性因樹種而異，木質(zhì)素含量對木材振動性能的影響還需進一步研究;苯醇抽提物含量與聲學性能的相關性比1％NaOH抽提物含量與聲學性能之間的相關性要顯著，苯醇抽

4、提物含量越少越有利于提高木材的聲學性能。
　　(3)綜合分析了γ射線輻照處理對木材聲振動參數(shù)的影響得出，魚鱗云杉輻照劑量在30-100kGy、泡桐輻照劑量在10-50kGy時各項聲學參數(shù)顯著提高。對于魚鱗云杉，當輻照劑量為50kGy時動彈性模量值從7.9GPa增加到9.1GPa，比動彈性模量值增加15％，在輻照劑量為30kGy時損耗角正切值從1.63降低到1.37;泡桐當輻照劑量為10kGy時動彈性模量值與未處理前相比增加5％，輻

5、照劑量為30kGy時聲輻射品質(zhì)常數(shù)從13.97m3·Pa-1·s3提高到15.89m3·Pa-1·s-3，比動彈性模量值增加23％。
　　(4)應用紅外光譜分析了木粉、綜纖維素、木質(zhì)素經(jīng)輻照后的分子結(jié)構(gòu)及化學鍵的變化，結(jié)果表明木粉分子結(jié)構(gòu)變化最小，輻射主要引起分子中羥基減少及C=O伸縮振動;通過電子自旋共振儀(ESR)測定不同輻照劑量條件下自由基濃度的變化，結(jié)果表明輻射未改變g值，自由基濃度隨輻照劑量的增加而增加且自由基濃度的變化

6、主要來自于木材組分中的木質(zhì)素。
　　(5)采用掃描電子顯微鏡(SEM)分析了輻照處理對木材微觀結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明:與未經(jīng)輻照處理的試件相比，經(jīng)輻照處理后木材細胞壁表面出現(xiàn)細小微粒，斷裂面平滑，說明經(jīng)輻照處理的木材韌性降低，而脆性增加;隨著輻照劑量的增加，結(jié)晶度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，輻照劑量為50kGy時結(jié)晶度最大;輻照劑量為100kGy時木材吸濕穩(wěn)定性最好，主要與羥基的降解交聯(lián)有關。
　　(6)采用動態(tài)熱機械分析儀(DM