木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光譜檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及木材的性質(zhì)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深 度的光譜檢測裝置及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 木質(zhì)材料膠合界面形成的過程是膠黏劑在木質(zhì)材料表面鋪展，滲透，固化的過程。 木質(zhì)材料作為多孔性材料，膠黏劑滲透是其特有的一個過程，也是影響木質(zhì)材料膠合性能 的一個重要因素。研究膠黏劑滲透性能的方法有很多，通過各種顯微鏡就可以比較直觀的 觀察到，包括光學(xué)顯微鏡、熒光顯微鏡、掃描電鏡、反射光顯微鏡、透射電鏡等，其中利用熒 光顯微鏡和熒光顯色技術(shù)能將膠黏劑和基材區(qū)分開來，從而實現(xiàn)膠黏劑滲透深度的檢測。 但這種檢測方法需要依據(jù)不同樣品調(diào)整染色劑濃度和染色時間，給林業(yè)研究人員帶來極大 的不便。
[0003] 紅外光譜為分子的振動光譜，每一條譜帶的頻率、強(qiáng)度與帶形都與分子本身的化 學(xué)結(jié)構(gòu)、空間幾何結(jié)構(gòu)、分子內(nèi)的力場結(jié)構(gòu)、電子云分布狀況以及原子核的性質(zhì)等密切相 關(guān)。紅外光譜可有效反應(yīng)物質(zhì)內(nèi)部的有機(jī)成分，特別是各類有機(jī)化合物官能團(tuán)的特征。隨 著紅外光譜的不斷完善和人們對痕量固體樣品檢測的更高要求，將顯微鏡與紅外光譜儀連 用，能夠?qū)ふ业揭獪y試的樣品微區(qū)，顯微紅外技術(shù)得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。因此，顯微紅 外技術(shù)作為一種可靠的分析技術(shù)，在木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度檢測方面具有較大 的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光 譜檢測裝置及檢測方法，能有效提高效率，不需污染性化學(xué)試劑，實現(xiàn)可視化操控，降低相 關(guān)費用成本。
[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光譜檢測裝置，包括一個氮氣鋼瓶，氮 氣鋼瓶通過帶減壓閥的封閉管路接出，并通過可調(diào)控的數(shù)字流量計連入樣品池，而在所述 樣品池的另外一側(cè)則通過一個密封管路連接到濕度計，樣品池用以連接顯微紅外光譜儀的 測試平臺，在樣品池兩端由帶有硒化鋅晶體的蓋子密封供顯微紅外光譜儀掃描。
[0007] 其中，所述樣品池為一柱狀罐體結(jié)構(gòu)，其罐體大小與紅外光譜儀檢測平臺的檢測 部位相匹配。
[0008] 其中，在其罐體結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有木材樣品夾，通過樣品夾夾持固定木材樣品。
[0009] 其中，所述樣品池中測試的木材樣品為厚度低于15微米的薄片試樣。
[0010] -種木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光譜檢測方法，包括如下步驟：
[0011] (1)獲得木質(zhì)材料膠合試件的橫切面；
[0012] (2)將待測橫切面利用樣品夾片固定于硒化鋅晶體蓋子的中央，樣品池的另外一 側(cè)由帶硒化鋅晶體的蓋子封閉，并將樣品池接入顯微紅外光譜儀的測試平臺；
[0013] (3)開啟氮氣鋼瓶的減壓閥，并調(diào)節(jié)數(shù)字流量計，控制氮氣流速為5μΙ/s- 20μ1/s，持續(xù)時間3h以上，并保證濕度計的讀數(shù)在3%以下；
[0014] (4)利用顯微紅外光譜儀進(jìn)行面掃，設(shè)定光闌為3μπιΧ3μπι，掃描區(qū)域為 1000μmX1000μm，步長為1.5μm，紅外光譜的范圍為400cm1 - 4000cm\光譜分辨率為 2cm\累積次數(shù)為128次；
[0015] (5)在面掃描結(jié)束之后，選擇膠黏劑的紅外光譜特征峰的面積成像，獲得顯微紅外 圖；
[0016] (6)在顯微紅外圖中，測量出的亮色部分即膠黏劑在基材中的滲透深度。
[0017] 其中，步驟（1)具體為：將木質(zhì)材料膠合試件加工成大小為15mmX15mm，放入蒸 餾水中浸泡約2周時間直至軟化，在滑走式切片機(jī)上截取橫切面，厚度低于15微米。
[0018] 其中，步驟（6)在測量出亮色部分后還進(jìn)一步包括如下步驟：利用公式 />=:&(乂）/50計算平均滲透深度，其中P為膠黏劑的平均滲透深度，單位為ymα為膠合 ?=? 界面到膠黏劑在木質(zhì)材料中滲透位置的最大垂直距離，在本公式中選擇了 10個最大距離， 單位為μηι。
[0019] 有益效果：本發(fā)明的木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光譜檢測裝置及檢測方 法，是利用木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑紅外光譜特征譜峰的面積成像，來計算膠黏劑微觀滲 透深度，不需要染色劑染色，能有效提高檢測效率，并降低相關(guān)費用成本。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例光譜檢測裝置的組成示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實施例膠黏劑滲透深度示意圖。
[0022] 圖中：1、氮氣鋼瓶；2、減壓閥；3、數(shù)字流量計；4、上部端蓋；5、下部端蓋；6、樣品 池；7、數(shù)字濕度計；8、樣品夾；11、木質(zhì)材料膠合界面顯微紅外成像區(qū)域；22、膠合界面；Η、 膠合界面到膠黏劑在木質(zhì)材料中滲透位置的最大垂直距離。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0024]圖1所示為本發(fā)明一種木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光譜檢測裝置的實 施例，在本實施例中，包括氮氣鋼瓶1、減壓閥2、數(shù)字流量計3、上部端蓋4、下部端蓋5、樣品 池6、數(shù)字濕度計7、樣品夾8,樣品池6連接顯微紅外光譜儀的測試平臺（未畫出）。氮氣 鋼瓶1通過帶減壓閥2的封閉管路接出，并通過可調(diào)控的數(shù)字流量計3連入樣品池6,而在 樣品池6的另外一側(cè)則通過一個密封管路連接到數(shù)字濕度計7。
[0025] 在本實施例中，樣品池6為柱狀罐體結(jié)構(gòu)，其罐體大小與顯微紅外光譜儀檢測平 臺的檢測部位相匹配，其兩端由帶有硒化鋅晶體的上部端蓋4以及下部端蓋5密封，且在樣 品池6內(nèi)置木材樣品夾8。樣品池6中測試的木材樣品為厚度低于15微米的薄片試樣。
[0026] 利用本實施例的木質(zhì)材料膠合界面膠黏劑滲透深度的光譜檢測裝置的檢測一組 數(shù)據(jù)，其結(jié)果如下。
[0027] 實驗所用樺木單板采自江蘇邳州，膠合前恒濕7 %，將單板裁成 150mmX150mmX5mm的規(guī)格，以單面涂膠量160g/m2對單板涂實驗室自制的-NC0含量為 15%的聚氨酯膠粘劑。將