三聚氰胺-尿素-乙二醛树脂改性对橡胶木物理力学性能的影响

采用三聚氰胺、尿素和乙二醛合成一种环保型三聚氰胺-尿素-乙二醛(MUG)树脂,并以6种质量分数(5%、15%、25%、35%、45%、55%)浸渍处理橡胶木,通过加热聚合,在木材内部形成固体疏水树脂。试验结果表明,随着树脂质量分数的增加,改性材的增重率和密度均增大,吸水率和浸出率减小,抗胀缩率先增大后减小。SEM-EDX分析表明,MUG树脂分布在改性材的细胞腔和细胞壁中。与未改性对照试材相比,25%MUG树脂改性材的抗弯强度和弹性模量分别增大了19.9%、14.3%,顺纹抗压强度增大了19.2%。经MUG树脂改性后,橡胶木的尺寸稳定性等物理性能和抗弯强度等力学性能均明显提高。     

硅溶胶与GU/GMU树脂复合改性橡胶木的性能

【目的】采用硅溶胶与乙二醛-尿素(GU)/乙二醛-三聚氰胺-尿素(GMU)树脂混合溶液浸渍处理橡胶木,探究改性剂种类和浓度对橡胶木物理力学性能和热稳定性的影响,以扩大橡胶木的应用范围,提升橡胶木的附加值。【方法】以乙二醛、三聚氰胺和尿素为主要原料,分别合成GU、GMU树脂,与硅溶胶以不同比例配制成均一稳定的水溶性混合溶液。采用混合溶液浸渍处理橡胶木,并与硅溶胶改性橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能进行比较,通过热重(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜-X射线能谱仪(FESEM-EDS)等手段,分析改性材的热性能、化学分子结构变化和微观构造。【结果】1)混合溶液改性材的增重率和尺寸稳定性随改性剂浓度增加而增大,当改性剂浓度相同时,S-GMU改性材的增重率和尺寸稳定性优于S-GU改性材; S-20%GMU改性材的增重率(28.32%)和抗胀缩率(42.02%)最大,相比S-20%GU改性材分别提高16.98%和14.40%。2)混合溶液改性材的抗弯强度随增重率增大而增加,S-20%GMU改性材的抗弯强度(114.96 MPa)相比S-20%GU改性材提高11.97%,弹性模量变化不大。3) S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强,S-20%GMU改性材残灰率分别是素材、硅溶胶改性材和S-20%GU改性材的5.25、1.20和1.12倍。4) S-GMU改性材在470 cm~(-1)和1 110 cm~(-1)附近出现Si—O—Si键和C—O—C醚键,说明硅溶胶和GMU树脂能够进入木材;同时,改性材在1 656 cm~(-1)和1 510 cm~(-1)处波峰强度下降,说明改性材的木质素和碳水化合物发生一定程度降解,其中S-20%GMU改性材降解程度最低。5)改性剂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-20%GMU改性材中Si元素较多,Si元素与混合溶液分布均匀,改性剂浸渍效果更好; S-20%GMU改性材中N元素含量增多,说明GMU树脂能够进入木材。【结论】1)硅溶胶与GU/GMU树脂混合溶液浸渍处理橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能均优于硅溶胶改性材,且相同质量分数S-GMU改性材的性能优于S-GU改性材; 2)硅溶胶和GMU树脂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强。     

糠醇化对橡胶木性质的影响

以平衡含水率(EMC)和线性湿涨系数(LSC)为评价指标,研究了不同质量增加率(WPG)的糠醇改性对橡胶木吸湿尺寸稳定性的影响,并从尺寸稳定性角度探讨糠醇改性的临界WPG;还分析了糠醇改性对抗弯强度(MOR)和抗弯弹性模量(MOE)的影响,并探讨了减量平衡含水率(EMCR)衡量浸渍改性材吸湿性的可行性.结果表明:糠醇化可以显著降低橡胶木的EMC和LSC,EMC受WPG的影响明显,LSC随着WPG的增加而显著下降,基于LSC和胞壁充涨系数推导的临界WPG两者之间存在较大误差;改性材的MOE随WPG提高而增加,增幅约在30％ ～40％,但MOR却略有下降;与基于浸渍材绝干质量的EMC相比,基于浸渍前绝干质量的EMCR能更客观地评价浸渍改性后木材的吸湿能力,可用于吸湿性的研究中,但鉴于用户和第三方检测不方便,不推荐其作为改性产品的评价指标.     

浅色免漆地板表板的工艺研究北大核心

以低分子量酚醛树脂为主体,加入三聚氰胺甲醛尿素树脂共混浸渍改性地板表板,研究出了三聚氰胺甲醛尿素树脂共混改性酚醛树脂(改性酚醛树脂A)最优制备工艺以及浅色免漆地板最佳浸渍工艺参数,结果表明:当三聚氰胺甲醛尿素树脂添加比40%,三聚氰胺尿素摩尔比1∶1,苯酚甲醛摩尔比1∶2时,制备出的改性酚醛树脂A,浸渍处理后白度值降低为4.3,浅化地板表板效果最佳。改性酚醛树脂A浸渍后的地板表板相比于未浸渍的地板表板硬度提高了78%,对比传统酚醛树脂浸渍的地板表板提升了45%,改性酚醛树脂A表面耐磨性能比传统酚醛树脂增加37.5%,以上均符合GB/T 18103-2013《实木复合地板》的要求。本研究通过对地板表板进行改性,使其表面颜色更浅、耐磨性更好,同时省去了淋漆工序,简化了三层实木复合地板的制备工艺,降低了生产成本,对指导工厂实际生产具有重要意义。     

杨木和辐射松树脂增强改性材机械加工性能研究

为考察杨木和辐射松树脂浸渍材的机械加工性能,参照LY/T 2054—2012《锯材机械加工性能评价方法》,分别对杨木和辐射松的素材与树脂浸渍材及其经过真空热处理的树脂浸渍材的刨削、铣削、钻削、开榫和车削5种机械加工性能进行测试评价。结果表明:1)本试验范围内,在综合评分满分40分情况下,杨木素材、树脂浸渍材和真空热处理树脂浸渍材的总评分分别为20分、30分和25分;辐射松素材、树脂浸渍材和真空热处理树脂浸渍材的总评分分别为24分、33分和29分;树脂浸渍材机械加工综合性能最佳,热处理树脂浸渍材次之;2)杨木和辐射松的树脂浸渍材及其真空热处理树脂浸渍材的刨削、铣削性能均为优秀,车削性能均为良好;杨木和辐射松的树脂浸渍材及辐射松真空热处理树脂材开榫性能良好;钻削性能仅辐射松树脂浸渍材达到优秀;3)辐射松素材与改性处理材的机械加工性能均优于杨木,综合比较,辐射松树脂浸渍材具有较佳的机械加工性能。     

尿素-乙二醛树脂的优化合成及其对大豆胶黏剂的改性

当前人造板工业化应用的无甲醛添加大豆胶黏剂主要是由环氧氯丙烷-聚酰胺多胺(PAE)树脂改性脱脂豆粉所得,由于交联剂PAE的原料价格昂贵,导致大豆胶黏剂的成本较高。为降低大豆胶黏剂成本以促进其在木材工业中的广泛应用,笔者以价格较低的尿素(U)和乙二醛(G)为原料,优化制备一种无甲醛添加大豆胶黏剂使用的新型交联剂尿素-乙二醛(UG)树脂,通过傅里叶变化红外光谱(FT-IR)表征、热重分析、溶胶-凝胶测试以及胶合性能评价,确定G/U摩尔比对大豆胶黏剂的结构和胶合性能的影响。结果表明:通过乙二醛与尿素反应产物残留醛基与大豆蛋白胺基之间的反应,UG能对脱脂豆粉进行有效交联,从而改善胶黏剂的耐水性能;G/U摩尔比对UG改性剂的结构以及改性大豆胶黏剂的交联密度、胶合性能和热稳定性有着重要影响,以G/U摩尔比为2.0时所合成UG树脂具有最佳胶合性能,但G/U摩尔比为1.6时具有适宜的耐水性能和更低的原料成本。所优化的UG树脂改性大豆胶黏剂,其耐水性能完全满足国家标准GB/T 9846—2015《普通胶合板》中的II类胶合板的要求,而交联剂UG树脂的原料成本比当前工业化大豆胶黏剂所用的PAE树脂降低了43.8%。     

高支化聚脲对脲醛树脂胶黏剂耐水性能和甲醛释放量的影响

引入高分子量、高支化度以及端基为尿素的高支化聚脲(HBPU)用于低摩尔比脲醛树脂(UF)改性,利用HBPU与游离甲醛的反应以及与UF组分的共缩聚反应实现树脂耐水性能的提升和人造板甲醛释放量的降低,有效平衡胶合性能和甲醛释放量之间的矛盾。在无溶剂、无催化剂条件下,通过尿素(U)与三(2-氨基乙基)胺(TAEA)的脱氨缩合反应,一步合成了具有尿素端基的HBPU,并对HBPU的分子量分布和结构进行了表征。使用HBPU水溶液,采用UF合成反应后期加入和共混2种方法对UF进行改性,通过胶合板性能测试以及甲醛释放量测定,考察了HBPU添加量和添加方式的影响。凝胶渗透色谱和碳-13核磁共振分析表明,通过本研究的合成方法可以获得具有高分子量、高支化度、尿素为端基且水溶性良好的HBPU,并且随着U与TAEA摩尔比的提高,更多尿素封端产物形成。电喷雾电离质谱对改性树脂的分析结果表明,HBPU不仅与UF中的一部分游离甲醛发生羟甲基化反应,同时与UF组分反应生成了部分共缩聚产物。胶合板性能测试结果表明,共混以及反应后期加入HBPU两种方式得到的改性树脂耐水性能均显著提升。同时,使用添加5%HBPU改性树脂制备的胶合板甲醛释放量较未改性树脂制备胶合板降低41%。HBPU改性同步实现胶合性能的提升和甲醛释放量降低的主要原因在于HBPU在提高树脂支化程度的同时,还起到捕捉游离甲醛的作用。解决UF胶合性能和人造板甲醛释放量之间矛盾的关键在于提升树脂的支化程度,同时降低树脂中游离甲醛的含量,而引入高分子量、高支化度、具有类似尿素反应活性的聚合物是同步实现胶合性能提升和甲醛释放量降低的有效途径。     

二氧化硅联合热处理改性对橡胶木性能的影响

为弥补热处理材的力学性能损失,利用二氧化硅联合热处理改性橡胶木。在热处理橡胶木前后分别真空浸渍二氧化硅前躯体溶液,热处理温度200℃,保温时间2 h。对未处理材、热处理材、浸渍-热处理材与热处理-浸渍材的力学性能、尺寸稳定性以及热稳定性进行对比分析。结果表明,与热处理材相比,浸渍-热处理材与热处理-浸渍材的抗弯强度分别提高28.97%和18.88%,抗压强度分别提高26.65%和38.91%。与未处理材相比,热处理材、浸渍-热处理材和热处理-浸渍材的吸水性与湿胀性均有所降低。热重分析表明,浸渍热处理材的热降解速率低于热处理材,说明二氧化硅与木材的结合阻碍了热分解以及木质基的完全裂解,木材的热稳定性有所提高。红外光谱分析显示,浸渍-热处理材上出现了Si—O—Si特征峰,说明木材内部有二氧化硅生成。X射线衍射分析结果表明,木材的纤维素衍射峰位置无变化,说明浸渍二氧化硅处理未破坏纤维素的结晶结构。     

不同物质的量之比乙二醛⁃尿素⁃甲醛共缩聚树脂的合成与性能

为了降低木材胶黏剂中的甲醛含量,减小胶合板甲醛释放对人体健康和环境造成的危害,采用乙二醛与单羟甲基脲(MMU)反应,合成了MMU与乙二醛物质的量之比分别为0.7∶1.0,0.9∶1.0,1.1∶1.0和1.3∶1.0的乙二醛?尿素?甲醛(GUF)共缩聚树脂;采用傅里叶变换红外光谱(FT?IR)和X射线衍射(XRD)对树脂的结构进行了表征,对树脂的基本性能、固化性能、润湿性能及胶合性能进行测定,并进行对比分析。结果表明,合成制备的GUF树脂稳定性较好,均超过了10 d;外观均为酒红色均一液体。MMU与乙二醛的物质的量之比对树脂固体含量和黏度有较大影响,固体含量随着物质的量之比增大而增大,当MMU与乙二醛物质的量之比为1.3∶1.0时,树脂的固体含量为63.12%;当MMU与乙二醛物质的量之比为0.9∶1.0时,树脂黏度的最小值为23.91 mPa·s。树脂的主要官能团(N—H、O—H、C??O、C—O—C和C—N)的红外吸收峰基本不受物质的量之比的影响。树脂对杨木单板的润湿性能良好,接触角为50.8°~57.3°;MMU与乙二醛的物质的量之比为1.3∶1.0时合成的GUF树脂性能较优,胶合板干状胶合强度和湿强度分别为1.81和1.47 MPa;低物质的量之比的GUF树脂固化后会出现晶体结构。     

浸渍后处理及干燥处理对木材树脂浸渍改性效果的影响

【目的】探讨不同浸渍后处理方式和干燥方式对MUF树脂浸渍材增重率和尺寸稳定性的影响,为树脂浸渍改性技术提供参考和借鉴。【方法】利用5%、10%、15%和25%浓度的MUF树脂真空加压浸渍毛白杨木材,每种浓度树脂浸渍后试样首先分别进行4种方式浸渍后处理(气干处理7天、高湿度环境中平衡处理7天、树脂溶液中平衡处理7天以及不进行气干或平衡处理),然后分别利用2种干燥方式(直接干燥和湿干燥)进行干燥处理,干燥处理后测量不同处理条件下树脂浸渍材的增重率和容胀率,最后将素材和树脂浸渍材置于蒸馏水中常压浸渍14天,测试树脂浸渍材的抗胀率和径弦向差异湿胀程度。【结果】木材增重率与树脂浓度呈正相关关系,4种浓度树脂浸渍后试样增重率分别为9.7%、19.1%、28.4%和50.0%;不同浸渍后处理试样间的增重率差别不大;相同浸渍后处理条件下,直接干燥试样的增重率略低于湿干燥试样的增重率。树脂浸渍后,置于高湿度环境或树脂溶液中处理的试样,细胞壁容胀率较高;相同浸渍后处理条件下(除气干处理外),直接干燥试样的细胞壁容胀率低于湿干燥试样的细胞壁容胀率。树脂浸渍材抗胀率的变化规律与其细胞壁容胀率的变化规律基本一致。随着增重率增加,树脂浸渍材的径弦向湿胀率均降低,而其径弦向差异湿胀程度呈增加趋势,低增重率时试样的径弦向差异湿胀程度低于素材,而增重率超过30%左右时试样的径弦向差异湿胀程度高于素材。【结论】1)相同浓度树脂浸渍条件下,干燥方式对增重率的影响大于浸渍后处理方式,湿干燥处理有利于树脂在木材内部良好固着,从而获得更高的增重率;2)细胞壁容胀率受浸渍后处理方式和干燥方式二者的共同影响,置于高湿度环境或树脂溶液中的浸渍后处理有利于树脂继续扩散到木材细胞壁,湿干燥处理有利于树脂进一步扩散到木材细胞壁中并良好固着,从而对细胞壁产生更好的容胀效应;3)树脂浸渍材的抗胀率与细胞壁容胀率密切相关,树脂对细胞壁的容胀是树脂浸渍材尺寸稳定性提高的前提;4)树脂浸渍材的径弦向差异湿胀程度随增重率增加而有所增加。     

蔗糖改性浸渍薄木用MF树脂性能研究

为改善三聚氰胺甲醛(MF)树脂贮存稳定性短及胶层脆性大等问题,利用蔗糖对浸渍薄木用MF树脂进行改性,研究改性剂蔗糖添加量与反应介质pH值对浸渍用MF树脂性能的影响,并利用傅里叶变换红外光谱仪对改性后蔗糖-三聚氰胺甲醛(SMF)树脂进行结构表征。结果表明:改性剂蔗糖的加入可以增强MF树脂的拉伸韧性及贮存稳定性,可使浸渍后的薄木顺纹拉伸强度提升到38.6 MPa;当蔗糖添加量为20%(与三聚氰胺质量比)、反应介质pH=8.0时,树脂贮存稳定性可达17 d,且浸渍薄木饰面后的三层杨木地板表面各项理化性能,均满足GB/T 18102—2007《浸渍纸层压木质地板》标准要求。     

三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍预油漆纸的耐潮湿性能

针对预油漆纸易受潮吸湿的问题 ,本文以三聚氰胺与尿素、甲醛共聚的改性浸渍树脂为对象 ,研究经过树脂浸渍后 ,预油漆纸的耐潮性能及影响因素。通过对浸渍纸恒温恒湿处理和定时观测 ,发现树脂中三聚氰胺与尿素的重量比为 1∶5时 ,耐潮性能显著提高 ;纸中浸胶量为 30 %和 5 0 %时 ,纸张的吸湿过程不同 ,高浸胶量的纸吸湿速度快 ;在不同的环境湿度下 ,浸渍纸的吸湿率随湿度提高而增加。文中还探讨了预油漆纸在不同湿度环境中的使用和储存对策     

尿素改性木质素基酚醛树脂的性能

木质素基酚醛树脂(LPF)固化速度较慢,阻碍其推广与应用。在LPF树脂合成过程中添加尿素,并对合成的尿素改性木质素基酚醛树脂(LPUF)树脂的凝胶时间及所制胶合板的胶合强度进行了分析。同时,通过核磁共振(13C NMR)及差示扫描量热(DSC)技术对树脂分子特征结构、固化温度及固化反应热进行表征,研究尿素添加量对LPUF树脂化学结构、固化特性及其胶接性能的影响。结果表明,随着尿素添加量的增加,LPUF树脂中酚环与尿素单元之间的共缩聚亚甲基桥键含量明显增加。添加适量尿素可以提高LPUF树脂的缩合程度,实现树脂的快速固化,明显降低树脂游离甲醛含量。添加过量的尿素会生成低分子量取代脲,不利于固化后树脂的交联密度及所制胶合板的胶接性能。本研究范围内,当尿素添加量为6%时,LPUF树脂具有较快的固化速度,其所制胶合板的耐水胶合强度满足GB/T 9846—2015中I类胶合板的胶合强度要求。     

思茅松3种密实化改性材物理性质比较

密实化是提升低密度人工林材品质、拓展其用途的重要途径之一。以思茅松为研究对象,在考察水抽提处理对其可浸渍性影响的基础上,分析比较了糠醇化、机械压缩以及两者联合等3种密实化改性方式对其剖面密度、吸湿性、24 h吸水性和吸水厚度膨胀率的影响。结果表明:1)水抽提处理有助于提高思茅松材的可浸渍性,质量增加率可以提高11.35%,而且剖面密度分布存在显著差异;2)浸渍可均匀提高木材厚度上的密度,机械压缩促使思茅松材形成了内高外低的密度分布,联合改性材剖面密度的分布特征类似于压缩密实化材,但内外层间的过渡更为平缓;3)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水性和吸湿性,机械压缩对木材吸湿性的影响不明显,但其吸水率稍高,因糠醇树脂的原因,联合改性材的吸湿吸水性均显著下降;4)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水厚度膨胀率,对压缩密实化材具有较好的定型作用,联合改性材的24 h吸水厚度膨胀率为3.3%,接近于对照材的4.1%,而压缩材为24.7%,糠醇浸渍材只有0.4%。同时,水溶液的酸碱性对木材的吸水行为也有影响。综上,糠醇化与压缩密实化的联合改性非常有潜力用于速生低密度松木材的增值加工,而热水抽提处理可以作为提高松木糠醇浸渍的预处理手段。     

改性辐射松木材物理力学性能研究

研究了辐射松树脂浸渍材与热空气热处理树脂浸渍材、热压热处理树脂浸渍材的物理力学性能,为后续辐射松改性处理和加工利用提供参考。结果表明:相对于未处理材,浸渍处理提高了木材的密度、尺寸稳定性、力学性能;相对于浸渍材,热处理可进一步提高尺寸稳定性,但一定程度降低了力学强度。     

糠醇树脂改性对橡胶木的影响研究

采用满细胞法对云南景洪地区橡胶木进行4种浓度的糠醇溶液浸渍处理,对改性材增重率、颜色、吸湿性、表面硬度进行测定与分析的结果表明:糠醇溶液浓度越高,改性材增重率越高,材色则越深,表面硬度的提升越显著、吸湿性显著降低。     

高温热处理对UF树脂改性杉木力学强度的影响

本研究以脲醛(UF)树脂改性杉木为研究对象,采用高温过热蒸汽对其进行热处理,系统研究了热处理温度和时间对UF树脂改性杉木力学强度的影响规律。结果表明:与杉木对照材相比,UF树脂改性杉木力学强度显著提高;高温热处理使杉木浸渍材的力学强度降低;随着温度升高和时间延长,杉木浸渍材的抗弯弹性模量和强度、顺纹抗压强度和横纹抗压比例极限应力均呈明显下降趋势;经热处理后,UF改性杉木抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度最大分别可降低11.4%、65.1%和17.3%,横纹全部弦向和径向抗压比例极限应力最大分别可降低60.9%和59.6%,横纹局部弦向和径向抗压比例极限应力最大分别可降低36.5%和56.5%。     

纳米SiO2对尿素改性酚醛共缩聚树脂性能的影响

用尿素替代部分苯酚合成出的尿素改性酚醛共缩聚树脂(UPF),在实际使用过程中多存在树脂性能不稳定、胶合强度试件木材破坏率低等问题,特别是当尿素加入量增大(尿素替代苯酚量超过20%)时,表现得更为突出,影响到了其在胶合板生产中的使用效果。本试验针对UPF在使用过程中遇到的实际问题,通过加入纳米SiO_2,探讨其对UPF性能的影响。     

4种防腐处理橡胶木及其炭化材的色差与耐腐性能研究

采伐后的橡胶木需及时防腐处理以防蓝变、发霉和腐朽，但不同防腐处理对橡胶木颜色及其耐腐性能的影响机制尚不明确。以橡胶木及其炭化试材为研究对象，对比分析了浸渍水玻璃和ACQ，涂饰桐油和醇酸清漆4种处理条件对试样表面颜色及耐腐性能的影响。结果表明：相同处理条件下，炭化橡胶木相比橡胶木的明度(L^*)更低，腐朽后，4种处理橡胶木的表面L^*值增加，且红绿轴色品指数(a^*)、黄蓝轴色品指数(b^*)和色度值(C)均显著增大。其中，浸渍ACQ的橡胶木在腐朽后a^*、b^*和C值均大幅增加，呈深青褐色。涂饰桐油的炭化橡胶木总色差(ΔE)最大。相比于橡胶木，炭化橡胶木的耐腐性能更好。在这4种浸渍处理中，浸渍ACQ对橡胶木的保护效果最好，而涂饰醇酸清漆的保护作用有限。     

苯酚-尿素-甲醛树脂的合成和机理研究

制备合成了不同尿素用量的系列尿素改性酚醛(PUF)树脂胶黏剂,探讨了一种PUF树脂胶黏剂较优的配方和合成工艺,并通过~(13)C NMR、TG对PUF树脂的反应过程和分解过程进行了研究。结果表明:合成过程中尿素分三批加入,以CaO和NaOH为复合催化剂,在碱性条件下制备的5组尿素用量不同的PUF树脂,以这5组PUF树脂作胶黏剂压制的杨木三合板胶合强度全部符合Ⅰ类胶合板要求,甲醛释放量≤0.5 mg/L;~(13)C NMR分析结果显示,树脂合成过程中的羟甲基、亚甲基、亚甲基醚键的含量随着尿素添加量和反应时间的不同而变化,PUF树脂合成过程的主要反应为甲醛的亲电加成,TG分析表明热稳定性呈先提高后降低的趋势。