有机无机复合木材浸渍液的制备与复合机理研究

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1、摘要速生杨木材质疏松、密度小、物理力学性能和耐候性差，其应用范围受到限制。本文在前人研究基础上，利用硅溶胶、聚丙烯酸酯乳液、脲醛树脂三者的共混液作为浸渍液，探索了共混乳液体系稳定性的决定因素，并通过真空浸渍的方法制备了有机／无机复合木材。研究表明，脲醛树脂长链分子的聚沉作用是破坏脲醛树脂、丙烯酸酯乳液、硅溶胶三元共混乳液体系稳定性的决定因素，在酸性环境下(pH<7)，由于}r的存在，脲醛树脂会在酸的催化下发生缓慢的缩聚反应，短链分子逐渐变长，并且形成支链，长链分子吸附Si如颗粒，起到搭桥的作用，最后导致整个乳液体系的聚沉，稳定

2、性遭到破坏。通过真空浸渍工艺，有机／无机复合木材的顺纹／弦向／径向抗压强度与杨木基体相比分别提高了78％，82．1％，108．46％，3天浓硫酸浸渍损失率仅为0．60％，基本不能被碱液所腐蚀。同时具有优良的耐候性能，室外暴露150天后失重率仅为0．40％。电镜照片显示共混固化物对木材孔隙的填充致密而效果良好，固化物主要填充在导管和木材纤维的细胞腔中，固化物构造紧密充实，呈棒状紧贴细胞壁，在细胞腔内连续分布，充满了整个管腔，所有微孔的细胞壁上和间隙中几乎都有固化物的存在。有机／无机复合木材的熟稳定大幅度提高，氧指数由21．7％提

3、高到33．296，热重分析显示有机／无机复合木材50％失重率温度比空白杨木提高了141℃，且热分解曲线下降平缓，耐热性能明显提高。FTIR红外光谱分析显示，木材的化学成分与共混乳液中的脲醛树脂发生了化学作用，改变了木材木质素、纤维素骨架化学键间原有的结合方式，使骨架之间通过复合纳米脲醛树脂为桥而交联起来。本文制备的有机／无机复合木材，性能优异，在资源相对短缺的情况下具有广阔的应用前景。关键词有机／无机复合木材；乳液稳定性；真空浸溃ABSTRACTInordertoimproveperformanceoffast-growing

4、poplarsuch勰lowdensity、lowhardness、lowanti-compressionabilityandinferiorresistanceofflammability,Wechooseorganic／inorganicsystemasthereinforcementmaterialsandtheorganic／inorganiccompositewoodWaSobtainedthroughVSclltrmimpregnationtechniqueinthispaper．Thefagtor8whichin

5、fluencestabilityoforganic／inorganicsystemthatwascomposedofsilicasol、polyaerylatelatexandurea-formaldehyderesin,werealsodiscussed．Onsm,ilityofthethreecomponentsblendsystem,theresultsshowedthattheUFrlx；inhascrucialinfluenceonthestability：thecondensationpolymerizationo

6、fUFresinwasfavoredwhenthepH<7，long-chainmoleculeformedgraduallyaswellasbranchclia血L0ngchaHlmoleculesabsorbSi02particlesandtheaggregationmultipliedandsedimentationoccurred,stabilityofthesystemWasdestroyed．Onperformanceofcompositewood,thelongitudinal／radial／tangential

7、compressions仃engthWaSincreasedby78％，108．46％，82．1％respectivelycomparedwithuntreatedwood；theweightloss加sulfuricacidu-ea缸nentWas0．60％comparedwith40．7％ofuntreatedwood．Theanti-weatheringabilitywasexcellent．11"thermalperformanceWasalsostrengthened：thehalfmasslosstemperate

8、ofcompositewoodincreased141"12comparedwithuntreatedwood,andtheoxygenindexraisedfrom21．7％to33．2％．FTIRspectrumexhibitedthatchemicalbondsform