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收稿日期: 2011-08-26
基金项目: 不同区域的棕榈藤材宏观力学及微力学性能研究(1632008001)和安徽省自然科学基金项目(11040606M60)共同
资助。
作者简介: 刘杏娥，女，博士，副研究员。E-mail：liuxe@icbr.ac.cn
* 通讯作者: 汪佑宏，男，博士，副教授。
安徽农业大学学报, 2012, 39(1): 61-66
Journal of Anhui Agricultural University
[DOI]CNKI：34-1162/S.20111226.1619.012 网络出版时间：2011-12-26 16:19:35
[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20111226.1619.012.html
改性处理对黄藤及单叶省藤主要物理力学性质的影响

刘杏娥 1，徐 鑫 2，汪佑宏 2*，张令峰 2，周 旭 2，王 瑞 2，高龙芽 2
(1. 国际竹藤中心，北京 100102；2. 安徽农业大学林学与园林学院，合肥 230036)

摘 要：棕榈藤作为一种重要的生物质材料，其利用对部分替代木材和保护森林资源发挥着重要作用。以黄藤
和单叶省藤为研究对象，通过对其改性处理前后主要物理力学的性质变化进行研究，提高我国棕榈藤资源高附加值
加工利用水平。研究结果表明，两种藤材通过改性处理后，除部分吸湿率升高之外，其他物理力学性质均有所改善，
如抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量、抗压强度、密度、体积干缩率、吸水体积膨胀率以及材质均匀度等。
关键词：黄藤；单叶省藤；改性处理；物理力学性质
中图分类号：S781 文献标识码：A 文章编号：1672352X (2012)01006106

Effect of modification on the main physical and mechanical properties
of Daemonorops margaritae and Calamus simplicifolius

LIU Xing-e1, XU Xin2, WANG You-hong2, ZHANG Ling-feng2, ZHOU Xue2, WANG Rui2, GAO Long-ya2
(1. International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102;
2. School of Forestry and Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036)

Abstract: As a kind of biomaterial, the use of rattan has very important function in replacing wood partly
and protecting forest resources. In order to improve the levels of high value-added processing and utilizing for
Chinese rattan resources, Daemonorops margaritae and Calamus simplicifolius were chosen as experimental ma-
terials and the main physical and mechanical properties were studied before and after the modification. The results
show that after being modified, all the physical & mechanics properties such as MOE, MOR, compression
modulus & strength, density, shrinkage, swelling of sorption, degree of homogeneity are significantly improved
than untreated rattans.
Key words: Daemonorops margaritae; Calamus simplicifolius; modification; physical and mechanical prop-
erties

棕榈藤（rattan）属于棕榈科单子叶藤类植物，
是重要的可再生非木材资源[1]。在世界上共有 13 属
600 多种，3.5×107万 hm2 以上的天然林中有棕榈藤
的分布[2]。我国分布有 3 属：省藤属（Calamus），
黄藤属（Daemonorops）和钩叶藤属（Plectocomia），
约 48 种，26 变种。目前在广东、广西、海南、云
南及福建等省也均有人工栽培。
棕榈藤藤茎在商品上俗称“藤条”[3]，密度中等、
轻便坚固、抛光度高、耐久性强，而且美观素雅，
是家具和工艺制品的优良材料，被广泛用于制造桌、
椅、茶几、沙发、床等藤制家具及工艺品等[4-5]。自
然清新的原色藤家具体现了现代人回归自然、追求
健康的生活理念，素有“工艺美术品”之美称，是传
统的出口创汇商品之一，具有很高的经济价值。
但是与木、竹材等生物质材料相比，藤茎却存
在一些影响其利用价值的缺陷，如强度低、材质均
匀性差等，这些缺陷降低了藤材的耐久性以及强度，
影响了棕榈藤材的利用价值。因此通过改性处理，
为藤材的科学合理保护、综合高效利用提供理论，
为提高我国棕榈藤资源工业化利用水平打下基础。
DOI:10.13610/j.cnki.1672-352x.2012.01.004
62 安 徽 农 业 大 学 学 报 2012 年

1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 棕榈藤 本试验所用材料分别是 15 a生左右
单叶省藤和 15 a 生左右黄藤，均采伐于广西壮族自
治区凭祥市英阳林场。采收后去叶鞘、气干。黄藤
藤条直径 11~15 mm,长 12~15 m，节间长度 12~25
cm。单叶省藤藤条直径 12~20 mm，长 18~20 m，
节间长度 14~40 cm。
1.1.2 试剂 甲基丙烯酸甲酯 (MMA)、脲醛树脂
(UF)、三聚氰胺树脂(MF)。
1.2 试验方法
1.2.1 棕榈藤改性处理试验方法 正交试验法是利
用排列整齐的表——正交表来对试验进行整体设
计、综合比较、统计分析，实现通过少数试验次数
找到较好的生产条件，以达到最高生产工艺效果[6]。
正交表能够在因素变化范围内均衡抽样，使每次试
验都具有较强的代表性，由于正交表具备均衡分散
的特点，保证了全面试验的某些要求，这些试验往
往能够较好或更好的达到试验的目的。
（1）试样的制备。试材：从基部向上，依次截
取节间部分，按 1-13 循环编号，顶端不足 13 节的
留做预备试验试材，1-9 即正交表内 9 组试验试材，
10、11 为验证试验试材，12、13 为素材对比试材。
每组重复 30 次，即黄藤与单叶省藤各 390 个样。如
图 1 所示。



图 1 试样的制备
Figure 1 Sample made

（2）正交试验设计。根据前人研究成果，试验
取改性方式、改性工艺、浸注量以及处理试剂 4 个
因素，安排 L9(34)正交试验，见表 1。其中浸注量以
绝干材的增重率表征，其中辐照标准剂量率为
2.5×103 kGy·h-1。
预试验中，将藤材绝干称重后进行浸渍处理，
发现 MMA 在绝干材中渗透性较好，在常压下即可
达到浸注量的设定值，而气干材则很难浸入，可能
是由于 MMA 属油性物质，水分阻碍了其向藤材内
部扩散；而三聚氰胺与脲醛树脂因分子量和粘度较
大，需用真空-加压法才能达到实验要求。为了回避
高温干燥带来的试验误差，正交试验中所有试材均
采用先绝干后浸渍的方法。除 MMA 外，其他 2 种
处理试剂均在藤材置于真空罐中抽真空并保持 30
min 后注入，再加压至 5 MPa，保持 60 min，浸注
量通过稀释处理试剂，以调节浸渍液固含量的方法
控制；MMA 浸注量则以浸渍时间来控制。

表 1 试验因子及水平
Table 1 Factors and levels
水平
Level
A 改性方式
Modification way
B 改性工艺
Modification processes
C 浸注量/%
Amount of leaching
D 处理试剂
Processing reagents
1 辐照 Radiation 见表 2 20 MMA
2 微波 Microwave 见表 2 35 MF
3 加热 Heat 见表 2 50 UF
注：改性工艺随改性方式的改变而变换，见表 2。
Note: Modification processes were changed with the modification way ( as shown in table 2).

表 2 改性工艺及水平
Table 2 Levels of modification
改性方式 Modification way 水平
Level 辐照剂量/kGy Radiation dose 微波/min Microwave 加热/℃ Heat
1 15 2 100
2 25 4 120
3 35 6 140
39 卷 1 期 刘杏娥等: 改性处理对黄藤及单叶省藤主要物理力学性质的影响 63


1.2.2 密度及尺寸稳定性测试 在抗弯破坏试件
上，参照国标 GB 1933-91《木材密度测定方法》和
国标 GB/T 15780-1995《竹材物理力学性质实验方
法》规定截取长度为 2 cm 的样品作为密度试件，经
过气干、绝干后分别测定其体积膨胀(收缩)率、吸
湿率及吸水率，并计算出改性处理材的抗胀(缩)率
(ASE)、阻湿率(MEE)和抗吸水率(RWA)；再取每组
重复样编号为 1-5 的样品，由藤边至藤心再到藤边
取对称分布的 5 个薄片(1mm)，对藤茎做径向分层
密度测试。具体如图 2 所示。

表 3 正交试验 L9(34)设计方案
Table 3 Orthogonal experiment L9 (34) design
因素 Factors
A B C D
列号 Column
试验号
Test number
1 2 3 4
1 辐照 Radiation 15 kGy 20% MMA
2 辐照 Radiation 25 kGy 35% MF
3 辐照 Radiation 35 kGy 50% UF
4 微波 Microwave 2 min 35% UF
5 微波 Microwave 4 min 50% MMA
6 微波 Microwave 6 min 20% MF
7 干燥 Dry 100℃ 50% MF
8 干燥 Dry 120℃ 50% UF
9 干燥 Dry 140℃ 35% MMA

1.3 实验仪器
真空加压罐，博山微电子厂，90SZ51；电热鼓
风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司 DHG-9146A
型；恒温恒湿箱 BINDER: KBF115#04-63203；万能
力学试验机，INSTRON 5582Q7171；合肥（国家）
林业辐照中心的 γ 射线辐照场；微波炉，Galanz
G80W23CSP-Z；电子显微镜，美国 FEI 公司 XL30
场发射环境扫描电子显微镜。



图 2 分层密度试样
Figure 2 Test of layer density
2 结果与分析
2.1 改性材主要力学性质
由预试验可知，正交试验中第 5 组与第 9 组所
用处理试剂 MMA 在加热以及微波处理方式下不会
发生固化，且很快挥发，而所得处理材与素材物理
力学性质基本无变化，反而会增加试验成本和时间，
故在试验中一般不考虑。进行正交结果分析时用素
材的数据代入。
由表 4 可以看出，除第 6 组黄藤的抗弯弹性模
量、抗弯强度及第 8 组单叶省藤抗弯强度、抗压强
度、抗压弹性模量外，其力学强度都会有显著的增
强，而第 6 组与第 8 组虽然少数几个力学强度要小
于未处理材，但其减小程度并不明显，基本与素材
持平。因此，可以说改性处理对藤材力学强度的增
强效果是显著的。在正交试验所得处理材中，相对
于素材来说，黄藤抗弯模量最多增加了 84.4%，单
叶省藤最多增加 90.5%；黄藤抗弯强度最多增加了
43.9%，单叶省藤最多增加 54.6%；黄藤抗压模量最
多增加了 84.7%，单叶省藤最多增加 69.2%；黄藤
抗压强度最多增加了 86.4%，单叶省藤最多增加
88.9%。
2.2 改性材主要物理性质
由表 5 可以看出，浸渍处理后，藤材的密度均
有所增加。个别试样的吸湿体积膨胀率与吸水体积
膨胀率要略大与素材，这可能是由浸渍液未完全固
化造成的。
2.3 分层密度（材质均匀度）
从图 3 可以看出，经过改性处理后，黄藤改性
材的基本密度较素材而言，均有不同程度的增大；
黄藤素材基本密度由藤皮向藤芯方向逐渐减小，改
64 安 徽 农 业 大 学 学 报 2012 年

性处理材的基本密度尽管也有这样的变化趋势，但
径向基本密度变化曲线相对平坦，藤皮向藤芯间的
基本密度差值减小，这在表 6 中尤其明显。也就是
说，经改性处理后，黄藤的藤皮、藤芯间密度差减
小，即密度梯度减小，对应的力学强度等也相应减
小，材质趋向均匀。

表 4 改性材的主要力学性质
Table 4 Mechanics properties of the modified canes MPa
试验号
Test No.
藤种
Variety
of cane
抗弯弹模
Compressive
elastic modulus
抗弯强度
Bending
strength
抗压弹模
Compressive
elastic modulus
抗压强度
Compression
strength
黄藤 D.margaritae 2 662.7 82.9 2 007.4 35.1 1
单叶省藤 C.simplicifolius 1 874.8 86.3 2 061.3 39.0
黄藤 D.margaritae 2 572.3 79.1 2 134.8 41.7 2
单叶省藤 C.simplicifolius 2 578.6 105.0 2 553.5 52.1
黄藤 D.margaritae 2 812.4 76.8 2 213.4 43.8 3
单叶省藤 C.simplicifolius 2 510.2 99.1 2 533.6 59.3
黄藤 D.margaritae 1 740.7 62.9 1 382.2 29.8 4
单叶省藤 C.simplicifolius 2 619.4 102.0 2 702.5 59.7
黄藤 D.margaritae 1 525.5 57.6 1 198.5 23.5 5
单叶省藤 C.simplicifolius 1 375.3 67.9 1 597.2 31.6
黄藤 D.margaritae 1 457.7 57.2 1 361.3 29.4 6
单叶省藤 C.simplicifolius 1 424.6 71.4 1 696.3 32.9
黄藤 D.margaritae 1 851.3 68.7 1 407.1 32.8 7
单叶省藤 C.simplicifolius 2 126.4 95.6 1 830.4 42.6
黄藤 D.margaritae 1 479.4 56.9 1 191.4 24.4 8
单叶省藤 C.simplicifolius 1 399.0 66.4 1 559.3 31.2
9 黄藤 D.margaritae 1 525.5 57.6 1 198.5 23.5
单叶省藤 C.simplicifolius 1 375.3 67.9 1 597.2 31.6
注：第 5、9 组结果同素材。下同。
Note: The results of No.5 & 9 are the same with the untreated canes. The same below.

表 5 改性材的主要物理性质
Table 5 Physical properties of the modified canes
试验号
Test No.
藤种
Variety
of cane
气干密度/g·cm-3
Air-dry
density
绝干密度/g·cm-3
Oven-dry
density
基本密度/g·cm-3
Basic
density
体积干缩率/%
Volume
shrinkage ratio
吸湿膨胀率/%
Hygroscopic
swelling ratio
吸水膨胀率/%
Water
swelling ratio
黄藤 0.49 0.49 0.45 0.38 3.37 9.64 1
单叶省藤 0.57 0.54 0.49 0.39 4.04 10.58
黄藤 0.61 0.62 0.52 0.36 3.21 18.10 2
单叶省藤 0.70 0.68 0.63 0.57 4.53 10.08
黄藤 0.61 0.59 0.53 0.47 4.46 10.81 3
单叶省藤 0.74 0.71 0.66 0.43 3.77 10.77
黄藤 0.58 0.54 0.54 0.42 4.01 10.71 4
单叶省藤 0.69 0.66 0.60 0.47 4.21 10.21
黄藤 0.46 0.43 0.39 0.42 3.78 10.48 5
单叶省藤 0.55 0.52 0.47 0.47 4.37 13.00
黄藤 0.52 0.49 0.46 0.33 3.55 7.17 6
单叶省藤 0.64 0.59 0.55 0.39 3.82 8.64
黄藤 0.64 0.60 0.56 0.37 3.26 7.02 7
单叶省藤 0.73 0.69 0.64 0.45 3.90 8.55
黄藤 0.56 0.52 0.47 0.38 3.89 12.62 8
单叶省藤 0.67 0.62 0.58 0.50 3.83 10.07
9 黄藤 0.46 0.43 0.39 0.42 3.78 10.48
单叶省藤 0.55 0.52 0.47 0.47 4.37 13.00
黄藤 D.margaritae，单叶省藤 C.simplicifolius.
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图 3 黄藤改性材及素材的分层密度
Figure 3 Layer density of untreated & modificatied canes
(D.margaritae)



图 4 单叶省藤改性材及素材的分层密度
Figure 4 Layer density of untreated & modificatied canes
(C.simplicifolius)

表 6 黄藤、单叶省藤改性材及素材的藤皮藤芯基本密度
Table 6 The bark &core densities of untreated & modificated canes (D.margaritae and C.simplicifolius) g·cm-3
黄藤 D.margaritae 单叶省藤 C.simplicifolius
编号
Code 藤皮
Bark
中层
Middle
layer
藤芯
Core
藤皮至藤芯密度梯度/%
Density gradient from
bark to core of cane
藤皮
Bark
中层
Middle
layer
藤芯
Core
藤皮至藤芯密度梯度/%
Density gradient from
bark to core of cane
1 0.412 0.378 0.362 13.60 0.450 0.451 0.442 1.94
2 0.521 0.477 0.473 10.26 0.599 0.578 0.581 3.13
3 0.488 0.448 0.437 11.61 0.592 0.599 0.593 -0.06
4 0.457 0.427 0.423 7.98 0.569 0.558 0.545 4.32
5 0.370 0.339 0.324 14.44 0.427 0.412 0.411 4.03
6 0.428 0.431 0.386 10.85 0.527 0.498 0.491 7.21
7 0.487 0.471 0.460 5.84 0.590 0.598 0.589 0.30
8 0.431 0.402 0.394 9.53 0.533 0.499 0.486 9.82
9 0.370 0.339 0.324 14.44 0.427 0.412 0.411 4.03
素材均值
Average value
of untreated group
0.370 0.339 0.324 14.44 0.370 0.339 0.324 4.03

表 7 改性材的尺寸稳定性
Table 7 Dimensional stability of modification canes
试验号 藤种 抗胀(缩)率/% ASE 阻湿率/% MEE 抗吸水率/% RAW
黄藤 D.margaritae 10.91 40.30 17.02 1
单叶省藤 C.simplicifolius 7.50 34.78 9.68
黄藤 D.margaritae 15.14 -3.73 40.60 2
单叶省藤 C.simplicifolius -3.68 -2.89 35.45
黄藤 D.margaritae -17.97 -0.64 38.94 3
单叶省藤 C.simplicifolius 13.74 4.50 35.92
黄藤 D.margaritae -6.09 -37.77 29.89 4
单叶省藤 C.simplicifolius 3.76 1.89 30.47
黄藤 D.margaritae 0.00 0.00 0.00 5
单叶省藤 C.simplicifolius 0.00 0.00 0.00
黄藤 D.margaritae 6.12 -35.51 20.21 6
单叶省藤 C.simplicifolius 12.70 -43.51 17.55
黄藤 D.margaritae 13.82 -48.83 45.52 7
单叶省藤 C.simplicifolius 10.90 -20.92 34.53
黄藤 D.margaritae -2.78 -60.78 21.61 8
单叶省藤 C.simplicifolius 12.39 -51.47 26.35
9 黄藤 D.margaritae 0.00 0.00 0.00
单叶省藤 C.simplicifolius 0.00 0.00 0.00

66 安 徽 农 业 大 学 学 报 2012 年

由图 4 可以看出，单叶省藤经改性处理后，其
基本密度也有不同程度的增大，但第 6 和第 8 组的
改性材的分层密度变化甚至比素材要大很多，这可
能是由于在高浸渍量下，浸渍液粘度较大，不能够
在藤材内部均匀分布所致，见表 7。
2.4 尺寸稳定性
总体上，改性处理对藤材的尺寸稳定性有明显
的提高。试验数据的分析表明，改性处理材尺寸稳
定性优于素材，个别组试验效果不好并不会影响改
理材相对与素材的整体优势（见表 7）。
3 结论
分别浸注 MMA、三聚氰胺及脲醛树脂，并分
别经辐照处理、微波处理及干燥改性处理后，与素
材相比，除少数几个力学强度略小于素材外，改性
处理藤材力学强度的增强效果是显著的；除个别试
样的吸湿体积膨胀率、吸水体积膨胀率要略大与素
材，改性处理对藤材的尺寸稳定性有明显的提高。
此外，改性处理藤材的密度均有所增加，同时径向
基本密度变化曲线相对平坦，藤皮向藤芯间的基本
密度差值减小。
参考文献：
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