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收稿日期: 2016-08-
基金项目: 国家自然科学基金项目（31570553）、安徽省自然科学基金项目（1508085MC60）和“十二五”国家科技计划
课题项目（2012BAD23B0104）共同资助。
作者简介: 张菲菲，硕士研究生。E-mail：2434179162@qq.com
* 通信作者: 汪佑宏，博士，教授。E-mail：wangyh@ahau.edu.cn
安徽农业大学学报, 2016, 43(6): 1-
Journal of Anhui Agricultural University


改性脲醛对钩叶藤类藤材弯曲性能影响

张菲菲 1，李 担 1，汪佑宏 1*，刘杏娥 2，徐 斌 1
(1. 安徽农业大学林学与园林学院，合肥 230036；2. 国际竹藤中心，北京 100102)

摘 要：为实现棕榈藤材增强保韧、劣藤优用制作家具的目的，以大钩叶藤、高地钩叶藤为研究对象，选择浸注
试剂、浸注量、增韧剂量、加热时间 4个因素分三水平进行 L9(34)正交试验，对改性材弯曲性能进行测定，通过优序
数法进行综合分析建立最佳改性工艺。结果表明：与大钩叶藤素材相比，分别浸注脲醛树脂、脲醛树脂和聚乙烯醇后，
其抗弯强度分别增加 34.1%和 12.7%；而高地钩叶藤素材在浸注脲醛树脂后，其抗弯强度增加 2.5%。聚乙烯醇添加后，
大钩叶藤、高地钩叶藤脲醛树脂改性材柔量分别增加 6.00%和 1.93%。综合评价的大钩叶藤最佳改性处理工艺为以脲
醛树脂(UF:urea formaldehyde resin)+聚乙烯醇(PVA- Polyvinyl alcohol)为改性试剂，浸注量为 30%，聚乙烯醇添加量为
0.10%，在 120℃下干燥 1.5 h；综合评价的高地钩叶藤最佳改性处理工艺为以脲醛树脂为改性试剂，浸注量为 50%，
在 120℃下干燥 0.5 h。恰当的改性处理不仅能提高棕榈藤材的抗弯强度，也能提高改性材的柔韧性。
关键词：大钩叶藤；高地钩叶藤；聚乙烯醇；脲醛树脂；弯曲性能
中图分类号：S781.9 文献标识码：A 文章编号：1672352X (2016)06000000

Effect of the modified UF on the flexural properties of Plectocomia’s rattan

ZHANG Feifei1, LI Dan1, WANG Youhong1, LIU Xinge2, XU Bin1
(1. School of Forestry & Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036;
2. International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102)

Abstract: In order to improve the mechanical properties without losing the toughness and to manufacture
optimal furniture with rattan of inferior quality, an orthogonal experiment L9 (34) with four factors of impregnating
reagent, impregnating amount, dosage of toughening agent and drying time at three levels was designed to deter-
mine the flexural properties of the modified rattan of P. assamica and P. himalayana. The optimum process was
also established by calculating the experimental results with optimum sequential method. Compared with the raw
rattan, the MORs of P. assamica modified with UP, UF & PVA increased by 34.1% and 12.7%, respectively, while
the MOR of P. himalayana modified with UP only increased by 2.5%. Compared with P. assamica and P. hima-
layana modified with UP only, the rattan toughness modified with additional PVA increased by 6.00% and 1.93%,
respectively. The optimum process of modifying P. assamica synthetically is a mixture of UF and PVA, 30% UF,
0.10% PVA, drying for 1.5 hours at 120℃. The optimum process of modifying P. himalayana synthetically is us-
ing UF with 50% impregnating amount, drying for 0.5 hours at 120℃. An appropriate modified process can not
only improve the MOR of the rattan, but also increase the toughness of modified rattan.
Key words: P. assamica; P. himalayana; PVA; UF; flexural properties

棕榈藤（rattan）属于棕榈科省藤亚科，为单子
叶类植物，是重要的可再生非木材资源[1]。棕榈藤
藤茎在商品上俗称“藤条”[2]，与木、竹材相比密
度中等、轻便坚固、美观素雅、柔韧性好，是家具
和工艺品优良材料，被广泛用于制造桌、椅、沙发、
床等藤制家具及工艺品等[3-4]。然而与木、竹材等生
物质材料相比，藤茎却存在强度低、材质均匀性差、
以及藤制家具在使用过程中易弯曲断裂等固有缺
DOI：10.13610/j.cnki.1672-352x.20161205.030 网络出版时间：2016-12-05 10:39:40
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20161205.1039.060.html
2 安 徽 农 业 大 学 学 报 2016 年

陷，这些缺陷降低了藤材的耐久性以及强度，影响
藤制家具的使用寿命，降低了藤材在家具制造领域
的竞争力和利用价值，给藤材的使用带来了很大的
局限性。
目前，针对棕榈藤也进行了一些改性处理研究，
不过主要集中在防变色[5-7]、染色[8]、软化[9]等改性
处理方面，虽然对棕榈藤强化方面也进行了一些改
性研究[10-11]，但就如何在提高改性棕榈藤力学强度
的同时，如何保持或提高其优良的韧性方面，还未
见报道。因此本研究欲通过对棕榈藤材进行增强改
性处理的同时，也能保持甚至提高其柔韧性，为劣
质棕榈藤材的科学合理保护、综合高效利用提供理
论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
大钩叶藤（Plectocomia assamica Griff.）和高地
钩叶藤（Plectocomia himalayana Griff.）都属于钩叶
藤属（Plectocomia）。其中大钩叶藤产于我国云南南
部和东南部局部地区，仅见于勐腊及马关境内海拔
820~1230 m 的次生林中。高地钩叶藤产于我国云南
南部以及西南部局部海拔 1450~1800 m 的山地常绿
阔叶林中[12-13]。实验所用大钩叶藤采自云南省盈江
县，高地钩叶藤采自云南省梁河县，分别采伐生长
健康的藤株各 5 株后去叶鞘，从基部起每 2 m 长左
右沿节部截断、气干，选取节间长度不小于 16 cm
的试样留着备用。
脲醛树脂 (UF，固化物含量 46% 密度 1.2
g.cm-3）；聚乙烯醇（即增韧剂）30153160（PVA，
1750±50），含量≥99.0%。
仪器设备有真空压力浸渍罐，江西省丰城市化
工机械有限公司；DHG-9146A 型电热鼓风干燥箱，
上海精宏实验设备有限公司；KBF115#04-63203 恒
温恒湿箱，德国 BINDER 公司；5582Q7171 万能力
学试验机，INSTRON 公司；BP301S 万分位电子天
平，德国赛多利斯 Sartotrius。

表 1 正交试验因子及水平
Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment design
水平
Level
A 浸注试剂
Processing reagents
B 脲醛树脂浸注量/%
Amount of UF
C 聚乙烯醇添加量/%
Amount of PVA
D 加热时间/h(120℃)
Drying time
1 - 10 0.10 0.5
2 脲醛树脂 UF 30 0.15 1.5
3 脲醛树脂 UF+聚乙烯醇 PVA 50 0.20 2.5

表 2 正交试验 L9(34)设计方案
Table 2 Orthogonal experiment L9(34) design proposal
编号
Number
A 浸注试剂
Processing reagents
B 脲醛树脂浸注量/%
Amount of UF
C 聚乙烯醇添加量/%
Amount of PVA
D 加热时间 h(120℃)
Drying time
1 1 - - -
2 1 - - -
3 1 - - -
4 2 1 2 3
5 2 2 3 1
6 2 3 1 2
7 3 1 3 2
8 3 2 1 3
9 3 3 2 1

1.2 方法
将各组加工好的试件放入恒温恒湿箱中，在干球温
度为 30℃、相对湿度为 65%±5%条件下进行调湿处
理 7 d，使藤材试件含水率分布在 12%左右。选取
浸注试剂、脲醛树脂浸注量、聚乙烯醇添加量和 120
℃时加热时间为 4 个因素，按 L9(34)进行三水平正
交试验[10]，试验因素与水平及各组试验具体参数见
表 1、2。其中浸注量以气干材的质量增加率表示；
先进行预试验，通过在一定浸注时间下（试验中为
2 h），测定不同真空度与浸注量间的关系，反过来
利用真空度实现对浸注量的控制。
待预试验结束后，将各组改性处理试件再放入
恒温恒湿箱中，按上述条件对其进行调湿处理，然
后进行抗弯强度和柔量试验，并分别按公式
2 安 徽 农 业 大 学 学 报 2016 年

3
4
4
3
Pl
DfJ  计算出柔量（10-3mm2·N-1）和 3max
8
D
lP
MOR 
计算出抗弯强度（MPa）[14-15]。
2 结果与分析
实验测得的数据结果见下表 3。表中试验 1-3
组为素材，试验 4~6 组只浸注了脲醛树脂（UF），
试验 7~9 组在浸注的脲醛树脂中添加了聚乙烯醇
（PVA）。从试验结果来分析，与大钩叶藤素材抗弯
强度 36.441MPa 相比，分别浸注脲醛树脂、脲醛树
脂和聚乙烯醇后，其抗弯强度分别为 48.857 MPa、
41.056 MPa，增幅依次达 34.1%和 12.7%。与高地
钩叶藤素材抗弯强度 86.857MPa 相比，浸注脲醛树
脂后其抗弯强度为 89.068MPa，增幅为 2.5%，而浸
注脲醛树脂和聚乙烯醇后，其抗弯强度却下降为
80.350MPa，降幅为 7.5%。与只浸注脲醛树脂相比，
增韧剂聚乙烯醇的添加有助于藤材柔量的增加，其
中大钩叶藤柔量由 0.851×10-3mm2·N-1增加至 0.902
×10-3 mm2·N-1，而高地钩叶藤柔量由 0.397×10-3
mm2·N-1 增加至 0.405×10-3 mm2·N-1，分别增加了
0.051×10-3 mm2·N-1 和 0.008×10-3 mm2·N-1，增幅分
别为 6.00%和 1.93%。经 T－检验，改性处理前后及
是否添加聚乙烯醇，所造成的弯曲性能差异均不显
著。
由此可见，在用脲醛树脂对大钩叶藤和高地钩
叶藤材增强改性处理时，不仅能提高改性藤材弯曲
性能，适当添加增韧剂还可以提高改性材的柔韧性。
原因首先是因为聚乙烯醇含有大量的羟基，能形成
大量的分子内和分子间氢键结合；其次是作为水溶
性粘结剂聚乙烯醇，当受热时水溶剂挥发而分子紧
密接触，分子间又产生吸附作用，因此形成具有一
定机械性能的膜，从而发挥粘结剂的性能，改善了
热固脲醛树脂的脆性及其与藤材间的作用力；此外，
因为 PVA 聚合物链具有较大的活动空间，可以与其
它物质共同承担外力的冲击，提高其韧性[16-17]。

表 3 大钩叶藤、高地钩叶藤化学改性正交试验结果
Table 3 Orthogonal experiment result for chemical modification of P. pierreana and P. himalayana
抗弯强度 MPa MOR 柔量 10-3 mm2·N-1 J 试验组
Test No.
A B C D 大钩叶藤 P. assamica 高地钩叶藤 P. himalayana 大钩叶藤 P. assamica 高地钩叶藤 P. himalayana
1 1 - - -
2 1 - - -
3 1 - - --
4 2 1 2 3 41.685 91.756 0.866 0.400
5 2 2 3- 1 42.824 91.842 0.930 0.374
6 2 3 1 2 62.061 83.605 0.756 0.418
7 3 1 3 3 43.041 87.625 0.886 0.375
8 3 2 1 1 43.342 72.366 0.947 0.417
9 3 3 2 2 36.785 81.788 0.872 0.423

大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
抗弯强度 1 43.363 89.691 52.702 77.986 39.805 86.815
MOR 2 48.857 89.067 43.083 82.104 39.235 86.772 52.551 85.615
3 41.056 80.593 49.423 82.697 42.933 89.734 42.514 82.061
R 7.801 8.474 7.060 7.587 13.467 11.748 12.747 4.754
柔量 J 1H 0.876 0.386 0.852 0.418 0.901 0.399
2H 0.851 0.397 0.939 0.396 0.869 0.412 0.821 0.397
3H 0.902 0.608 0.814 0.421 0.908 0.375 0.907 0.409
R 0.051 0.211 0.125 0.0345 0.057 0.0435 0.086 0.0115

2.1 单因素评价最佳工艺
如果衡量试验结果优劣的指标只有一个，称为
单因素分析。对于单一的评定指标，可根据相应值
的大小，比较容易得出理想工艺。
2.1.1 抗弯强度 以抗弯强度（MOR)为改性处理
评价指标，改性处理后的改性材抗弯强度越大越好。
则大钩叶藤最佳改性工艺是 A2B3D2，即浸注试剂
为脲醛树脂，50%的浸注量，热压时间 1.5 h。由表
2 安 徽 农 业 大 学 学 报 2016 年

3 对大钩叶藤改性材抗弯强度（MOR)影响的主要因
素是加热时间，其次是浸注试剂种类，而脲醛树脂
浸注量影响最小。
高地钩叶藤最佳改性工艺是 A2B1D1，即浸注
试剂为脲醛树脂，10%浸注量，加热时间 0.5 h。由
表 3 对高地钩叶藤改性材抗弯强度(MOR)影响的主
要因素是改性试剂种类，次主要因素为脲醛树脂浸
注量、加热时间影响最小。
2.1.2 柔量 以柔量为改性处理评价指标，即改性
处理后的改性材柔量越大越好。则大钩叶藤的最佳
改性工艺为 A3B2C3D3，即浸注试剂为脲醛树脂和
聚乙烯醇的混合液，浸注量为 30%，增韧剂量为
0.2%，加热时间为 1.5 h。由表 3 可以看出对大钩叶
藤柔量影响的主要因素是脲醛树脂浸注量，次主要
因素是加热时间，浸注试剂种类和增韧剂的添加量
影响相对较小。
高地钩叶藤的最佳改性工艺是 A3B3C1D3，即
浸注试剂为脲醛树脂和聚乙烯醇的混合液，浸注量
为 50%，增韧剂量为 0.10%，加热时间为 2.5 h。从
表 3 可以看出对高地钩叶藤柔量影响的主要因素是
改性试剂，然后依次为增韧剂添加量、脲醛树脂浸
注量和加热时间。

表 4 大钩叶藤、高地钩叶藤化学改性处理正交试验 9 项评定指标基于优序数法的赋值结果
Table 4 The assignment results of optimal ordinal number based on 9 indexes of orthogonal experiment for chemical modification
of P. assamica and P. himalayana
优序号 Optimal ordinal number 指标
Index
权数
Weighting
藤种
Rattan species 8 7 6 5 4 3 2 1 0
f1-MOR 0.5 大钩叶藤 P. assamica 6 8 7 5 4 9 1、2、3
高地钩叶藤 P. himalayana 5 4 7 6 9 8 1、2、3
f2-J 0.5 大钩叶藤 P. assamica 8 5 7 9 4 6 1、2、3
高地钩叶藤 P. himalayana 9 6 8 4 7 5 1、2、3

表 5 大钩叶藤、高地钩叶藤以优序数作为综合指标值分析结果
Table 5 The results of synthetically estimating based on optimal ordinal number for P. assamica and P. himalayana
试验号
Test number
A B C D 大钩叶藤
P.assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
1 1 1 1 1 1 1
2 1 2 2 2 1 1
3 1 3 3 3 1 1
4 2 1 2 3 4.0 6.0
5 2 2 3 1 6.0 5.5
6 2 3 1 2 5.5 6.0
7 3 1 3 2 6.0 5.0
8 3 2 1 3 7.5 4.5
9 3 3 2 1 4.0 6.0

藤种
Rattan species
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
大钩叶藤
P. assamica
高地钩叶藤
P. himalayana
加权
Weighting K1
3 3 11.0 12 14.0 11.5 11.0 12.5
K2 15.5 17.5 14.5 11 9.0 13.0 12.5 12.0
K3 17.5 15.5 10.5 13 13.0 11.5 12.5 11.5
R 14.5 14.5 4.0 2 5.0 1.5 1.5 1.0

2.2 综合分析
如果衡量试验结果优劣的指标有多个，称为多
因素分析，但对于多个评定指标，因往往要综合考
虑各个指标，对于最佳工艺的判断相对较难。因此，
将根据优序法来进行多指标的分析，以选择出令人
满意的最佳热压干燥工艺。
根据表 3 按抗弯强度和柔量权重各占 50%计，
对各项试验结果进行排序（见表 4），并对结果进行
综合分析（见表 5），由表 5 可以看出，大钩叶藤最
佳改性工艺 A3B2C1D2/3，考虑到加热时间及节省
成本等因素，选择最佳工艺为 A3B2C1D2，即改性
试剂为脲醛树脂+聚乙烯醇、脲醛树脂浸注量 30%、
43 卷 6 期 张菲菲等: 改性脲醛对钩叶藤类藤材弯曲性能影响 3


含有 0.10%聚乙烯醇增韧剂、在 120℃温度下干燥
1.5 h。影响的主要因素是浸注试剂种类，其次是增
韧剂的添加量和脲醛树脂浸注量，加热时间影响最
小。高地钩叶藤最佳改性工艺 A2B3D1（此时改性
试剂为只为脲醛树脂，故不需要添加聚乙烯醇增韧
剂），即改性试剂为脲醛树脂，浸注量为 50%，在
120℃条件下加热 0.5 h，在此条件下改性后的材料
物理力学性质较佳。影响的主要因素是浸注试剂种
类，其次是脲醛树脂浸注量，加热时间影响最小。
3 讨论
就对大钩叶藤和高地钩叶藤改性处理而言，改
性试剂及浸注量、增韧剂添加量、加热时间等条件
不同时，对各弯曲性能影响也是不同的。与大钩叶
藤素材相比，分别浸注脲醛树脂、脲醛树脂和聚乙
烯醇后，其抗弯强度分别增加 34.1%和 12.7%；与
高地钩叶藤素材相比，浸注脲醛树脂后其抗弯强度
增加 2.5%，而浸注脲醛树脂和聚乙烯醇后，其抗弯
强度却下降了 7.5%。与只浸注脲醛树脂相比，增韧
剂聚乙烯醇的添加有助于藤材柔量的增加，其中大
钩叶藤、高地钩叶藤柔量分别增加 6.00%和 1.93%。
由此可见，用脲醛树脂对大钩叶藤和高地钩叶藤材
增强改性处理时，不仅能提高改性藤材抗弯强度，
适当添加增韧剂还可以提高改性材的柔韧性。
对不同评价指标进行综合评价分析，结果显示
大钩叶藤改性试剂为脲醛树脂+聚乙烯醇、脲醛树
脂浸注量 30%、含有 0.10%聚乙烯醇增韧剂、在 120
℃温度下干燥 1.5 h 条件下效果最佳；而高地钩叶藤
的改性试剂为脲醛树脂，浸注量为 50%，在 120℃
条件下加热 0.5 h，在此条件下改性后的材料物理力
学性质较佳。
当然，对棕榈藤进行改性处理效果影响因子有
很多，如主要化学成份及抽提物，改性处理方式、
水平设置、不同改性剂间相互影响等；此外不同的
改性处理试剂，如大分子量、高聚合度的酚醛树脂
对棕榈藤材进行改性处理时，是否在提高棕榈藤材
力学强度的同时，还能改善其柔韧性还有待进一步
验证研究[18]。
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