生物质化学材料学 第2版PDF电子书下载

1 生物质复合材料与生物质资源概述 1

1.1 生物质复合材料概述 1

1.1.1 层积复合 1

1.1.2 混合复合 2

1.1.3 参透复合 4

1.1.4 构建多尺度结构的纳米界面 6

1.1.5 运用增材制造技术 7

1.2 生物质资源要览 7

1.2.1 林木资源概况 8

1.2.2 低碳环保，绿色保障 10

1.3 木材的生态学属性与环境效应 11

1.3.1 木材的生态学属性与人居环境 11

1.3.2 木材的碳素储存与环境效应 11

主要参考文献 14

2 生物质的结构及理化性质 15

2.1 生物质的宏观构造学特征 15

2.1.1 木材的宏观构造 15

2.1.2 材的宏观构造 18

2.1.3 农作物秸秆的宏观构造 19

2.2 生物质的微观构造学特征 21

2.2.1 木材的微观构造 21

2.2.2 竹材的微观构造 26

2.2.3 农作物秸秆的微观构造 28

2.3 生物质的物理力学性质 31

2.3.1 木材的物理力学性质 31

2.3.2 竹材的物理力学性质 36

2.3.3 农作物秸秆的物理力学性质 37

2.4 生物质的化学性质 38

2.4.1 木材的化学性质 38

2.4.2 竹材的化学性质 40

2.4.3 农作物秸秆的化学性质 41

主要参考文献 45

3 生物质-聚合物复合材料的热压成型技术 47

3.1 生物质-聚合物复合材料概述 47

3.1.1 生物质-聚合物复合材料 48

3.1.2 生物质-聚合物复合材料热压成型工艺 49

3.2 生物质纤维-聚合物复合材料制造工艺 50

3.2.1 原材料预处理 50

3.2.2 生物质-聚合物复合材料的生产特点 55

3.2.3 纤维形态与复合材料强度的关系 55

3.3 生物质碎料-聚合物复合材料制造工艺 57

3.3.1 生物质原料及其性质 57

3.3.2 生物质碎料形态对复合材料性能的影响 58

3.4 生物质-聚合物复合材料的无纺编织与模压成型工艺 59

3.4.1 生物质纤维的无纺编织制品 59

3.4.2 复合材料的模压成型工艺 60

3.5 热压成型产品的检测及性能 62

3.5.1 热压成型产品的检测 62

3.5.2 热压成型产品的性能 64

3.6 应用 67

3.6.1 木质人造板的应用 67

3.6.2 无纺布聚合物复合材料的应用 71

主要参考文献 73

4 生物质-聚合物复合材料的挤出与注射成型技术 75

4.1 生物质材料的预处理 75

4.1.1 生物质材料的加工 75

4.1.2 生物质材料的干燥 76

4.1.3 生物质材料的表面改性 76

4.2 聚合物废弃物的再生与改性 79

4.2.1 聚合物废弃物的回收 79

4.2.2 聚合物废弃物的预处理 82

4.2.3 聚合物废弃物的改性 85

4.3 生物质-聚合物复合材料的挤出成型技术 86

4.3.1 挤出成型工艺原理 86

4.3.2 挤出成型设备 87

4.3.3 挤出机的工作原理 93

4.3.4 挤出成型工艺 97

4.3.5 单螺杆挤出机加工的工艺特点 99

4.3.6 双螺杆挤出机加工的工艺特点 100

4.3.7 串联双阶挤出机组加工的工艺特点 102

4.4 生物质-聚合物复合材料的注射成型技术 102

4.4.1 注射成型原理 103

4.4.2 注射成型设备 103

4.4.3 注射成型工艺 106

4.5 秸秆-热塑性塑料复合材料 108

4.5.1 秸秆的特性及预处理 108

4.5.2 热塑性树脂 117

4.5.3 秸秆-热塑性塑料复合材料的制备 120

4.5.4 秸秆-热塑性塑料复合材料的性能 127

4.6 生物质-聚合物复合材料的性能 143

4.6.1 物理力学性能 144

4.6.2 蠕变性能 151

4.6.3 其他性能 152

4.6.4 力学性能测试方法 152

4.7 生物质-聚合物复合材料挤出与注射成型产品的应用 157

4.7.1 建筑业 158

4.7.2 包装和运输业 160

4.7.3 家具业 161

4.7.4 其他方面的应用 161

主要参考文献 162

5 功能化木塑复合材料 166

5.1 热致可逆变色木塑复合材料的研究 166

5.1.1 热致可逆变色木塑复合材料的制备 166

5.1.2 热致可逆变色木塑复合材料的热响应特性 166

5.2 荧光可逆变色木塑复合材料的研究 169

5.2.1 荧光可逆变色木塑复合材料的制备 169

5.2.2 荧光变色木塑复合材料的表观颜色 169

5.2.3 荧光与发射光光谱分析 169

5.3 变色木塑复合材料的应用探讨 171

5.3.1 可逆热致变色木塑复合材料的应用 171

5.3.2 可逆光致变色木塑复合材料的应用 171

5.4 防霉木塑复合材料 171

5.4.1 木塑霉变的影响因素 171

5.4.2 木塑防霉方法 174

5.4.3 防霉木塑复合材料的应用 175

主要参考文献 176

6 木质-橡胶复合材料 179

6.1 木质-橡胶复合材料概述 179

6.1.1 原料资源 179

6.1.2 木质-橡胶复合材料研究现状 181

6.1.3 木质-橡胶复合材料应用领域 182

6.2 木质-橡胶复合材料的热压成型技术 183

6.2.1 实验材料 183

6.2.2 实验设备 183

6.2.3 实验方法 184

6.3 木质-橡胶热压复合材料性能测试 184

6.3.1 木刨花-废旧胶粉复合材料主要影响因子数值确定 184

6.3.2 木刨花-废旧胶粉复合材料性能影响因子统计分析 186

6.3.3 影响因子对木刨花-废旧胶粉复合材料性能影响分析 188

6.3.4 木刨花-废旧胶粉复合材料热压工艺优化 191

6.4 木质-橡胶复合材料的混炼硫化成型技术 192

6.4.1 实验材料 193

6.4.2 实验设备及主要仪器 193

6.4.3 实验方法 193

6.4.4 试样制备 194

6.5 木材纤维-橡胶复合材料性能测试 195

6.5.1 木材纤维添加量对木材纤维-橡胶复合材料性能的影响 195

6.5.2 转子转速对木材纤维-橡胶复合材料性能的影响 196

6.5.3 密炼机填充系数对木材纤维-橡胶复合材料性能的影响 196

6.5.4 建立非线性回归性能预测模型 197

6.5.5 木材纤维-橡胶复合材料性能优化分析 198

6.5.6 木材纤维-橡胶共混物的固化特性 198

6.5.7 木材纤维-橡胶复合材料的吸水率 199

6.5.8 微观分析 199

6.6 木质-橡胶复合材料挥发性有机化合物的研究 200

6.6.1 挥发性有机化合物的定义与分类 200

6.6.2 挥发性有机化合物的来源与危害 201

6.6.3 挥发性有机化合物的控制 202

6.6.4 挥发性有机化合物的测定 203

主要参考文献 204

7 生物质-金属复合材料 208

7.1 生物质-金属复合材料概述 208

7.1.1 原料资源 208

7.1.2 基本方法 210

7.2 原料的预处理技术 211

7.2.1 木材纤维的制备 211

7.2.2 纤维施胶 213

7.2.3 纤维干燥 216

7.2.4 金属材料的表面处理 217

7.3 生物质纤维-金属复合材料 219

7.3.1 木材-金属复合材料的成型 219

7.3.2 预压和热压 222

7.3.3 后期加工 224

7.3.4 木材纤维-金属网复合材料工艺及材料性能 225

7.3.5 木材纤维-金属纤维复合中密度纤维板工艺及电磁屏蔽效能 229

7.3.6 木材纤维-金属粉复合中密度纤维板工艺及电磁屏蔽效能 233

7.3.7 木材纤维-金属箔复合中密度纤维板的电磁屏蔽效能 238

7.4 化学镀法制造生物质-金属复合材料 239

7.4.1 木材表面化学镀铜 239

7.4.2 木材表面化学镀镍 278

7.4.3 化学镀法制造木材-金属复合材料 283

7.4.4 木材表面化学镀Ni-Cu-P三元合金 285

7.5 生物质-金属复合材料的性能检测 294

7.5.1 镀层结合强度 294

7.5.2 导电性能 294

7.5.3 电磁屏蔽性能 295

7.6 生物质-金属复合材料的应用 297

7.6.1 抗静电领域 297

7.6.2 电磁屏蔽领域 298

主要参考文献 298

8 生物质-无机质复合材料 300

8.1 无机质原料 300

8.1.1 水泥 300

8.1.2 石膏 302

8.1.3 氯氧镁水泥 304

8.2 生物质-无机质复合材料的化学助剂 307

8.2.1 水泥混凝上外加剂简介 307

8.2.2 生物质-无机质复合材料常用的化学助剂 309

8.2.3 生物质-无机质复合材料中常用的高聚物助剂 310

8.2.4 生物质与水泥相容性实验方法与评定指标 312

8.3 生物质-水泥复合材料 315

8.3.1 生物质原料的预处理 315

8.3.2 影响生物质-水泥复合材料性能的因素 316

8.3.3 生物质纤维-水泥复合材料生产工艺 319

8.3.4 生物质-水泥复合材料一般工艺设备简介 322

8.3.5 生物质-水泥复合材料的性能测试 324

8.3.6 合成高聚物改性稻壳-水泥复合材料 328

8.3.7 苯丙乳液改性稻壳-水泥复合材料 335

8.3.8 乙烯-乙酸乙烯酯改性稻壳-水泥复合材料 338

8.3.9 聚丙烯酸酯乳液改性稻壳-水泥复合材料 340

8.4 生物质-石膏复合材料 343

8.4.1 缓凝剂 343

8.4.2 生物质-石膏复合材料成型工艺 344

8.4.3 生物质～石膏复合材料的制备 344

8.5 生物质-氯氧镁水泥复合材料 346

8.5.1 生物质-氯氧镁水泥复合材料概述 346

8.5.2 生物质-氯氧镁水泥复合材料的生产工艺 348

8.5.3 生物质-氯氧镁水泥复合材料制品性能的影响因素 350

8.6 生物质-无机质复合材料的应用 352

8.6.1 生物质-无机质复合材料国内外应用进展 352

8.6.2 生物质-无机质复合材料一般施工方法 352

8.6.3 几种常见生物质-无机质复合材料的应用 353

主要参考文献 355

9 纳米技术在生物质-无机质复合材料中的应用 357

9.1 木材-无机质复合材料的基本内涵 357

9.1.1 木材-无机质复合材料 357

9.1.2 木材-无机纳米复合材料 358

9.1.3 木材生物矿化 358

9.2 木材-无机质复合材料的研究概况 358

9.2.1 双重扩散法制备木材-无机质复合材料 359

9.2.2 溶胶-凝胶法制备木材-无机质复合材料 359

9.2.3 溶胶-凝胶法制备木材-无机质复合材料存在的问题 361

9.3 无机纳米材料在木材科学中的应用 362

9.3.1 纳米科技与木质复合材料 362

9.3.2 无机纳米材料与木材的复合 362

9.3.3 无机纳米材料的应用前景 365

9.4 溶胶-凝胶法制备木材-无机质复合材料的工艺学原理 366

9.4.1 溶胶-凝胶合成的工艺学原理 366

9.4.2 溶胶-凝胶合成的化学原理 368

9.4.3 气凝胶的概念及特性 368

9.4.4 木材-SiO2气凝胶纳米复合材料制备工艺 370

9.4.5 SiO2气凝胶干燥原理与超临界流体特性 373

9.4.6 超临界流体干燥制备SiO2气凝胶的工艺设备 374

9.5 木材-SiO2气凝胶纳米复合材料制备典型实例 375

9.5.1 低密度醇凝胶的制备与形成过程 375

9.5.2 TEOS-EtOH-H2O-HCl-HF反应体系用量对凝胶化时间的影响 376

9.5.3 凝胶的陈化处理 377

9.5.4 浸渍压力与SiO2溶胶浸渍量的关系 378

9.5.5 浸渍加压时间与SiO2溶胶浸渍量的关系 378

9.5.6 不同SiO2溶胶与不同树种吸收量的关系 379

9.5.7 SiO2气凝胶在木材细胞壁中的分布 379

9.5.8 SiO2气凝胶在木材中的分布 379

9.5.9 超临界CO2流体对木材-SiO2醇溶胶的干燥 380

9.5.10 SiO2气凝胶的结构形态 383

9.5.11 SiO2气凝胶的相组成 384

9.6 木材-SiO2气溶胶纳米复合材料的性能 384

9.6.1 木材-SiO2气凝胶复合材料的力学性能 384

9.6.2 不同气凝胶处理紫椴／桤木木材的顺纹抗压强度 386

9.6.3 不同气凝胶处理紫椴／桤木木材的顺纹抗弯强度 386

9.6.4 不同气凝胶处理紫椴／桤木木材的抗弯弹性模量 386

9.6.5 不同气凝胶处理与紫椴／桤木木材硬度的关系 386

9.6.6 木材-SiO2气凝胶复合材料的尺寸稳定性 387

9.6.7 木材-SiO2气凝胶复合材料的声学性质 389

9.6.8 木材-SiO2气溶胶复合材料的阻燃性能研究 391

9.7 基于生物矿化原理的木材-无机质复合材料的新探索 392

9.7.1 生物矿化的基本内涵 392

9.7.2 天然木材-无机质生物矿化复合材料中硅石及其他无机质存在的作用 393

9.7.3 天然木材-无机质生物矿化复合材料中硅石和其他无机质的形态 394

9.7.4 天然木材-无机质生物矿化复合材料中硅石和其他无机质的分布与沉积 395

9.7.5 天然木材-无机质生物矿化复合材料中硅石和其他无机质的含量情况 395

9.7.6 木材中硅石及其他无机质形成的条件 397

9.7.7 新型木材-无机质生物矿化复合材料的发展前景展望 397

主要参考文献 398

10 硅铝凝胶增强超轻质植物纤维材料 401

10.1 超轻质植物纤维材料结构的组成及理论 401

10.1.1 湿泡沫的稳定性及作用 401

10.1.2 气泡的作用 401

10.1.3 材料内部纤维“取向”连接 402

10.1 材料脱水成型 404

10.2 硅铝凝胶／植物纤维复合理论 404

10.2.1 硅酸钠水玻璃的特性 404

10.2.2 铝的水解和聚合机制 406

10.2.3 硅与铝的反应机制 406

10.2.4 硅铝溶胶-凝胶的配制及其改性 407

10.2.5 PASS合成机制及表面化学结构分析 408

10.2.6 聚乙烯醇对PASS的改性及反应机制 408

10.3 硅铝-木质纤维基超轻质复合材料的制备及分析 411

10.3.1 PVA-硅铝-木质纤维复合材料的制备 411

10.3.2 硅溶胶对PVA-硅铝-木质纤维复合材料微观分析 411

10.3.3 硅铝膜的介孔结构 413

10.3.4 表面化学结构分析 413

10.3.5 硅铝溶胶-凝胶及木质纤维复合材料晶体结构的分析 419

10.4 硅铝凝胶增强超轻质植物纤维材料性能分析 420

10.4.1 材料热稳定的研究 420

10.4.2 材料的耐腐防霉特性 422

主要参考文献 423

11 生物质纳米纤维复合材料 426

11.1 生物质纳米纤维的制备与性能 426

11.1.1 生物质纳米纤维的分类与命名 426

11.1.2 生物质纳米纤维的制备与解聚原理 426

11.1.3 生物质纳米纤维的结构与特性 429

11.2 生物质纳米纤维自组装薄膜 431

11.2.1 生物质纳米纤维自组装成膜 431

11.2.2 生物质纳米纤维自组装膜的结构与性能 432

11.2.3 生物质纳米纤维薄膜的应用 434

11.3 生物质纳米纤维增强聚合物复合材料 435

11.3.1 生物质纳米纤维的表面修饰与定向调控 435

11.3.2 生物质纳米纤维增强水溶性聚合物复合材料 436

11.3.3 生物质纳米纤维增强非水溶性聚合物复合材料 437

11.3.4 生物质纳米纤维增强机制 439

11.4 生物质纳米纤维功能复合材料 439

11.4.1 生物质纳米纤维储能材料 439

11.4.2 生物质纳米纤维光学材料 441

11.4.3 生物质纳米纤维催化吸附材料 443

11.4.4 生物质纳米纤维智能缓释材料 444

11.5 生物质纳米纤维软物质复合材料 445

11.5.1 生物质纳米纤维水凝胶 445

11.5.2 生物质纳米纤维气凝胶 447

11.5.3 生物质纳米纤维碳气凝胶 448

主要参考文献 448

12 生物质表面多尺度结构的形成及其仿生功能 455

12.1 引言 455

12.2 自然界的仿生现象 455

12.2.1 荷叶的滴水不沾特性 455

12.2.2 棉花的轻柔飘逸特性 456

12.2.3 海鞘的环境响应特性 456

12.2.4 扇贝的层级结构 456

12.2.5 候鸟海龟的“千里迁徙”和“万里洄游”特性 457

12.2.6 树根的自修复特性 457

12.3 木材表面多尺度TiO2结构的形成及其仿生功能 457

12.3.1 仿生荷叶“滴水不沾”超疏水TiO2结构薄膜的制备方法 458

12.3.2 木材表面多尺度无机TiO2纳米结构的形成及其仿生功能 459

12.4 竹材表面多尺度结构的形成及其仿生功能 466

12.4.1 实验方法 468

12.4.2 竹材表面多尺度ZnO结构形成工艺 468

12.4.3 竹材表面多尺度ZnO结构的仿生功能 472

12.5 结论与展望 475

主要参考文献 475

13 生物质复合材料的耐久性 479

13.1 生物质复合材料的耐候性 479

13.1.1 紫外线辐射对生物质-聚合物复合材料制品颜色的影响 479

13.1.2 生物质-聚合物复合材料光降解的机理 481

13.1.3 紫外线辐射对生物质-聚合物复合材料力学性能的影响 482

13.2 水分对生物质复合材料性能的影响 483

13.2.1 生物质-聚合物的吸水特性及其对力学性能的影响 483

13.2.2 水分对生物质-水泥复合材料性能的影响 484

13.3 低温对生物质复合材料性能的影响 485

13.3.1 生物质-聚合物复合材料的冻融稳定性 485

13.3.2 水泥刨花板的抗冻性 486

13.4 生物降解对生物质复合材料性能的影响 486

13.4.1 生物质-聚合物复合材料腐朽的可能性 486

13.4.2 生物质-聚合物复合材料生物降解的防治 487

13.4.3 生物质-无机质复合材料腐朽的可能性 488

13.5 生物质-无机质复合材料耐久性的长期考证实例 490

13.6 DMA技术在生物质复合材料耐久性研究中的应用 492

13.6.1 DMA的基本原理 492

13.6.2 DMA的应用 493

主要参考文献 495

附录A 纤维长度比较表 498

附录B 我国造纸原料化学成分分析表 504

B1 木材原料 504

B2 竹类原料 505

B3 草类原料 505

B4 麻类原料 506

B5 树皮原料 506