CN101275902B - 一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法 - Google Patents

一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法，包括：步骤一：选取3～6年确定生长年龄的毛竹，截取距离毛竹端头适当距离的毛竹段；步骤二：将毛竹段放入热水池，通入蒸汽加热，使毛竹段软化；步骤三：将软化后的毛竹段加工成适当厚度的留青竹单板，并做恒温衡湿处理；步骤四：通过动态热机械分析仪测量竹单板的存储模量；步骤五：选择待测毛竹，并按照步骤一～步骤三对待测毛竹进行处理；步骤六：通过动态热机械分析仪测量经过处理后的待测毛竹的竹单板，并与通过上述步骤四获得的已知生长年龄的竹单板的存储模量相比较，从而确定待测毛竹的生长年龄。

Description

一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法
技术领域
本发明涉及一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法。
背景技术
中国是世界上竹类资源最丰富的国家，约有40属500种，竹林种类、面积和蓄积量都居世界首位，共有竹林面积420hm2万以上，其中毛竹占近70％。近二十年来全国的竹林面积每年以5万hm2的速度递增，竹材具有强度高、硬度大、韧性好、耐磨等特点，可以考虑通过毛竹重组的方式生产风力发电的叶片复合材料，用于替换造价较高的玻璃钢叶片。
在竹青板层积材的生产过程中，所用的原材料毛竹一般为5-6年生，多是由当地的竹农跟据实际的生产经验(毛竹的外型、竹青的颜色等因素)来判断毛竹的成熟度。由于个人经验存在差异，极易造成未达到砍伐年龄的毛竹被提早砍伐用于生产风力发电机叶片复合材料，由此种未达到砍伐年龄的毛竹生产的风力发电机叶片复合材料性能低下，在实际的风力发电过程中易造成叶片使用寿命缩短，更严重的甚至造成风力发电机的完全损坏，造成重大的国家财产的损失的后果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法，可以确定待用毛竹的年龄，从而确保所选用于风力发电的毛竹能够满足用于风力发电的叶片的要求。
为了解决上述问题，本发明提供了一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法包括：
步骤一：选取3～6年确定生长年龄的毛竹，截取距离毛竹端头0.5～1.5米的一段30～50cm长的毛竹段；
步骤二：将毛竹段放入热水池，通入蒸汽加热，使毛竹段软化；
步骤三：将软化后的毛竹段加工成厚度为0.3mm的留青竹单板，并做恒温衡湿处理；
步骤四：通过动态热机械分析仪测量留青竹单板的存储模量；
步骤五：选择待测毛竹，并按照步骤一～步骤三对待测毛竹进行处理；
步骤六：通过动态热机械分析仪测量经过处理后的待测毛竹的留青竹单板，并与通过上述步骤四获得的已知生长年龄的留青竹单板的存储模量相比较，从而确定待测毛竹的生长年龄。
优选地，在所述步骤二中将毛竹段放入到温度为100℃的热水池中，并通入蒸汽2小时以上，使毛竹段充分软化。
优选地，所述步骤三中的恒温衡湿条件为：20℃、8～10％的含水率。
优选地，在所述步骤四中的测量条件为：变温范围设定35～200℃，升温速度设定3℃/分钟，频率设定1HZ。
通过本发明能够确定待加工毛竹的年龄，从而可以剔出未完全成熟的毛竹，保证了制成的风力发电机叶片复合材料性能的稳定。
附图说明
图1为3年生毛竹竹青部分存储模量值大小随温度变化曲线；
图2为4年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线；
图3为5年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线；
图4为6年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线。
具体实施方式
本发明具体按照如下步骤进行操作：
一、标样采集、试验及建立标准：
1)标样毛竹采自浙江省杭州市富阳市中国林科院亚热带林业研究所竹种园，竹龄分别为3年、4年、5年、6年；
2)将采集来确定生长年龄的毛竹沿端头1.00米(在0.5～1.5米均可)处划线下锯，截取一段40cm(在30～50cm范围均可)长的毛竹段；
3)分别将毛竹段放入100℃的热水池，通入蒸汽加热2小时(或2小时以上)，目的是使毛竹段软化；
4)将经过充分软化的毛竹段放入无卡轴旋切机加工，旋出连续的0.3mm厚竹单板；
5)将经过恒温恒湿处理的竹单板取出(温度为20℃、含水率为8～10％)，获取满足动态力学分析仪试验要求的竹青试样；
6)按动态热机械分析仪(DMA Q800)的使用要求校准设备，变温范围设定35～200℃，升温速度设定3℃/分钟，频率设定1HZ。先测量竹青单板试样的宽度和厚度，输入电脑中；再将竹青单板试样放入动态热机械分析仪的样品室的夹具中固定，关闭样品室，然后将竹青单板试样的实际长度值数据输入仪器中，开始试验，动态热机械分析仪的电脑自动采集并处理数据；
图1为3年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线；图2为4年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线；图3为5年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线；图4为6年生毛竹竹青部份存储模量值大小随温度变化曲线；
从图1可知：在动态热机械分析仪(DMA Q800)实验开始的常温阶段，3年生毛竹的存储模量值约为9900Mpa，低于风力发电叶片对材料性能的最低要求，不适合用于风力发电叶片的制造。
从图2可知：在动态热机械分析仪(DMA Q800)实验开始的常温阶段，4年生毛竹的存储模量值约为10800Mpa。虽然达到了风力发电叶片对材料性能要求的下限，但为了保险起见，不作为条件适合的原材料。
从图3、4可知：在动态热机械分析仪(DMA Q800)实验开始的常温阶段，5年生毛竹的存储模量值约为13200Mpa，6年生毛竹的存储模量值约为14200Mpa，能很好地满足风力发电叶片对材料性能的要求。
当然，如果选取上述确定生长年龄的毛竹的样本越多，则越有利于区分待测毛竹的实际生长年龄。
二、现场检测：
1)由实践经验丰富的技术人员对进料场的毛竹进行目测检验，将那些一时无法用肉眼正确判断生长年龄的毛竹归堆；
2)将归堆后的每根毛竹沿端头1.00米处划线下锯，截取一段40cm长的毛竹段；
3)分别将毛竹段放入热水池，通入蒸汽加热2小时，目的是使毛竹段软化；
4)将经过充分软化的毛竹段放入无卡轴旋切机加工，旋出连续的0.3mm厚竹单板；
5)将经过恒温恒湿处理的竹单板取出(温度为20℃、含水率为8～10％)获取满足动态力学分析仪试验要求的竹青试样；
6)按动态热机械分析仪(DMA Q800)的使用要求校准设备，变温范围设定35～200℃，升温速度设定3℃/分钟，频率设定1HZ。先测量竹青单板试样的宽度和厚度，输入电脑中；再将竹青单板试样放入动态热机械分析仪的样品室的夹具中固定，关闭样品室，然后将竹青单板试样的实际长度值数据输入仪器中，开始试验，动态热机械分析仪的电脑自动采集并处理数据；
7)将待定竹龄毛竹试件的动态热机械分析检测数据与上述一中步骤6)获得的动态热机械分析检测数据相比较，从而确定待测毛竹的生长年龄。
经过上述方法获得的待测毛竹的年龄不仅准确可靠，避免了将难以确定的毛竹选为待加工的原材料，而且测试方法简单有效，非常适合推广应用。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用动态热机械分析鉴定毛竹竹龄的方法，其特征在于，包括：
步骤一：选取3～6年确定生长年龄的毛竹，截取距离毛竹端头0.5～1.5米的30～50厘米长的毛竹段；
步骤二：将毛竹段放入热水池，通入蒸汽加热，使毛竹段软化；
步骤三：将软化后的毛竹段加工成厚度为0.3mm的留青竹单板，并做恒温恒湿处理；
步骤四：通过动态热机械分析仪测量留青竹单板的存储模量；
步骤五：选择待测毛竹，并按照步骤一～步骤三对待测毛竹进行处理；
步骤六：通过动态热机械分析仪测量经过处理后的待测毛竹的留青竹单板，并与通过上述步骤四获得的已知生长年龄的留青竹单板的存储模量相比较，从而确定待测毛竹的生长年龄。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中将毛竹段放入到温度为100℃的热水池中，并通入蒸汽1～3小时，使毛竹段充分软化。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中的恒温衡湿条件为：20℃、8～10％的含水率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中的测量条件为：变温范围设定35～200℃，升温速度设定3℃/分钟，频率设定1HZ。
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CN200949176Y (zh) * 2006-09-02 2007-09-19 广西大学 竹子压轧破碎装置

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黄晓东等.不同竹龄毛竹增强相的动态热机械研究.世界竹藤通讯6 4.2008,6(4),10-13.
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