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結(jié)構(gòu)用高含水率木材的膠合研究概況—單組分聚氨酯膠在結(jié)構(gòu)材中的應(yīng)用

單組分聚氨酯膠在結(jié)構(gòu)材中的應(yīng)用

單組分聚氨酯膠黏劑具有防水、無(wú)公害氣體、透明、常溫快速固化、適用于室內(nèi)外結(jié)構(gòu)材的膠合。單組分聚氨酯膠含有極性很強(qiáng)、活潑的異氰酸酯和氨基甲酸酯基團(tuán)，當(dāng)異氰酸酯與空氣及木材中的水分發(fā)生反應(yīng)時(shí)，釋放出二氧化碳，引起膠的體積快速膨脹，易使膠層出現(xiàn)孔隙，導(dǎo)致膠合強(qiáng)度的下降。

Lange等用這種單組分聚氨酯膠黏劑進(jìn)行云杉等高含水率木材指接材的試驗(yàn)。結(jié)果顯示，云杉指接材能夠達(dá)到結(jié)構(gòu)材使用要求，香脂冷杉（Abies balsamea）和北美鐵杉（Tsuga spp.）只達(dá)到美國(guó)木制品協(xié)會(huì)規(guī)定的裝飾等級(jí)的要求。有研究表明，用聚氨酯膠黏劑粘接的結(jié)構(gòu)材，其膠合強(qiáng)度比用PRF樹(shù)脂的要高，而且其具有較高的韌性，因此，具備了用于結(jié)構(gòu)材使用的潛力。

聚氨酯膠黏劑的耐久性和抵抗蠕變的性能，較鮮為人知，因而對(duì)于其能否用于結(jié)構(gòu)材，存在很大的爭(zhēng)議。隨著近幾年研究的深入，用于高含水率木材膠合的單組分聚氨酯膠，才被歐洲一些國(guó)家正式批準(zhǔn)用于結(jié)構(gòu)膠合木的制造。

George等研究了聚氨酯膠膠層的蠕變性能，認(rèn)為：與室外結(jié)構(gòu)用PRF樹(shù)脂膠相比，聚氨酯膠抵抗蠕變的能力較弱，。筆者等研究了聚氨酯膠的溫度蠕變，并與膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，結(jié)果表明，異氰酸酯多元醇的比率，影響50℃以下的最初膠接強(qiáng)度和蠕變效應(yīng)，固化后呈高度共價(jià)交聯(lián)，是獲得良好熱穩(wěn)定性的決定因素。

Radovic等研究了聚氨酯膠和PRF樹(shù)脂膠的蠕變行為，對(duì)10年后的試件進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種聚氨酯膠黏劑中因成分的比率不同，表現(xiàn)蠕變行為不同。其中表現(xiàn)較好的聚氨酯膠的蠕變，與PRF樹(shù)脂膠相近。

Vick等研究發(fā)現(xiàn)，用聚氨酯膠黏劑粘接的試件，經(jīng)歷了60天的高溫高濕處理，其抗蠕變性能超過(guò)了美國(guó)ASTMD2559-92規(guī)定的結(jié)構(gòu)使用要求，但聚氨酯膠黏劑接面的木破率較低。可能是由于被膠結(jié)木材的密度較高和抽提物含量大引起。

Sterley等采用單組分聚氨酯膠對(duì)含水率為35%～130%的歐洲赤松進(jìn)行邊-邊膠合，對(duì)含水率44%的挪威云杉進(jìn)行面-面膠合。結(jié)果表明，有96%的邊-邊膠合試件，窯干后的剪切強(qiáng)度好木破率達(dá)到EN386：2001《Glued laminated timber. Performance requirements and minimum production require-ments》規(guī)定的最低強(qiáng)度要求；而面-面膠合試件中，74%的邊材與心材膠合試件的剪切強(qiáng)度和木破率，能夠達(dá)到EN386：2001規(guī)定的最低強(qiáng)度要求。

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