水性乙烯基单体接枝共聚改善杨木性能的研究

为探究环保的木材改性方法,以水溶性乙烯基单体甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)和N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为改性剂,处理速生杨木,并考察改性剂配比、浓度对改性材性能的影响。结果表明,改性剂HEMA与NMA的质量比为80∶20、浓度40%时,改性材增重率为40.46%,抗体积膨胀率为60.77%,抗弯强度和弹性模量分别提高20.19%和38%;且同样的改性效果时,该改性剂相比传统改性处理所需的处理温度低、用量少。     

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。     

二氧化硅改良顶果木木材表面性质研究

以顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)人工林木材为试验材料,对木材硅烷化改性前及改性后的顺纹抗压强度、硬度、尺寸稳定性和表面接触角等指标进行测定,结果表明:硅烷化改性后的顶果木的顺纹抗压强度得到明显增大,木材端面硬度在急剧减小后有缓慢回升,而径面的硬度是逐步增大。改性后的木材尺寸稳定性优于未改性的木材,改性后的木材接触角均大于90°,相比未改性的木材有了很大的改善,说明改性能明显提高顶果木木材的疏水性。     

基于拉曼光谱分析的热处理松木吸湿机理研究

木材热处理可以显著降低木材的吸湿性,是提高其尺寸稳定性的有效改性方法。以南方松热处理材和对照材为试材进行动态水蒸气吸附试验,并借助拉曼光谱对两种试材的化学组分进行比较,探索热处理对木材吸湿性能的改性机理。结果表明:在本试验条件下,热处理不仅降低了木材的吸湿量,也改变了其吸湿特性,表现为热处理材平衡含水率变化率的降低和吸湿滞后性的增强。在实际应用中,这表明热处理材即使在环境湿度变化较大的情况下也能保持较好的尺寸稳定性。拉曼光谱分析表明,木素的结构变化是热处理材形成其吸湿特性的主要内在原因之一。热处理后木素在细胞壁中的相对含量有所上升,结构发生了重组,使木材细胞壁结构变得更加稳固而缺乏弹性,对木材的吸湿和平衡起到了阻滞作用。     

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。     

杨树浸渍改性处理材尺寸稳定性研究

利用聚乙烯醇缩甲醛改性剂对杨树木材进行浸渍改性,对其改性材的尺寸稳定性进行研究。结果表明:改性材的径向、弦向和体积干缩率与素材相比均有不同程度的下降;从全干到吸水饱和状态的过程中,当改性剂达到一定浓度时,改性材的径向、体积湿胀率与素材相比有明显下降,弦向线湿胀率下降不明显。从气干到吸水饱和状态的过程中,改性材的径向、弦向湿胀率与素材相比均有不同程度的下降;改性材体积湿胀率随着改性剂浓度的上升而呈下降趋势,当改性剂浓度为30%时,改性材体积湿胀率为6.85%,与素材相比下降了5.54%。改性材吸水率随改性剂浓度的上升而下降,最低可达159%;改性材的抗干缩系数(ASE)随改性剂浓度上升而增加,最大可达47.8%。改性材的尺寸稳定性能要明显优于杨树素材。     

马来酸酐和甘油复合处理对杨木尺寸稳定性的影响

以马来酸酐和甘油为改性剂处理速生杨木,探究马来酸酐质量分数、预处理温度和时间、酯化温度和时间对改性材尺寸稳定性的影响。结果表明,马来酸酐质量分数100%、预处理温度90℃、预处理时间4h、酯化温度100℃、酯化时间4 h时,改性材的抗体积膨胀率最大;红外光谱分析和扫描电镜观察结果表明,马来酸酐与木材和甘油中的羟基发生了酯化反应,形成酯化物,填充细胞壁孔隙,降低孔隙率,故提高了木材尺寸稳定性。     

载药聚丙烯酸/聚乙二醇半互穿聚合物网络在木材中的原位构建及其性能

【目的】在木材中原位构建载药半互穿聚合物网络体系,以提高木材耐腐性,改善木材的尺寸稳定性。【方法】以丙烯酸为单体,过硫酸铵为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在聚乙二醇存在下原位反应,一步法合成聚丙烯酸/聚乙二醇半互穿聚合物网络(PAA/PEG SIPN)。研究交联剂含量对聚合物性能的影响,并采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其结构和形貌进行表征。采用真空浸渍法将质量百分比为0.5%的丙环唑纳米制剂和反应物注入木材中,使其在木材内部进行原位反应并交联,测试处理后木材的尺寸稳定性和室内耐腐性。【结果】FTIR分析表明,PAA和PEG除形成氢键外,还能通过交联剂形成相对牢固的化学结合。SEM和TEM结果发现,聚乙二醇较均匀地分散在聚丙烯酸中,形成相互贯穿的网络结构。在一定范围内,随着交联剂含量的增加,聚合物的溶胀性能减弱,强度增大。相对于未处理材,处理材的干缩湿胀性得到明显改善。室内耐腐性试验表明,处理材的药剂抗流失性和耐腐性得到明显提高。【结论】本文所及处理方法能够在一定程度上提高木材的尺寸稳定性和防腐性能,虽然对尺寸稳定性的作用尚未达到理想状态,但可为木材的改性处理提供一种新思路。     

改性三聚氰胺脲醛树脂增强人工林杉木的性能

采用改性三聚氰胺脲醛(MUF)树脂和递进式逐级渗透处理工艺,对人工林杉木进行浸渍处理,制备增强改性杉木木材,并与未改性素材进行物理化学性能的对比分析。结果表明:改性材的绝干密度、抗弯强度和抗弯弹性模量均有所提高,吸水率降低,热稳定性提高;FTIR和SEM分析显示,改性剂被成功引入、填充,并固化于木材管胞和纹孔等孔隙中。     

杉木浸渍改性材的尺寸稳定性研究

利用聚乙烯醇缩甲醛改性剂对杉木木材进行浸溃改性，对其改性材的尺寸稳定性进行研究。结果表明：改性材的弦向、径向和体积干缩率与素材相比均有不同程度的下降；改性材的弦向、径向和体积湿胀率与素材相比也均有不同程度的下降，但当改性剂浓度超过20％时，下降才较明显；改性材吸水率随改性剂浓度的上升而下降，最大可由改性前的197％下降到改性后的155％；改性材的抗干缩系数（ASE）随改性剂浓度上升而增加，最大可达18．8％。杉木改性材的尺寸稳定性能要明显优于素材。     

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。     

热处理复合硅石溶液改性杨木的性能及机理研究北大核心

将硅石溶液经有机硅烷杂化后浸渍人工林杨木,再对其进行热处理,测试分析改性材的物理力学性能、化学结构及形貌特征,探讨木材联合改性机理。结果表明:1)复合硅石溶液改性使杨木的密度、强度和阻燃性均显著提高,但尺寸稳定性欠佳,热处理可明显增强其尺寸稳定性和阻燃性;2)改性剂填充固化于木材细胞腔,甚至渗入细胞壁中,可起到有效的增强作用;3)热处理可促进改性剂与木材组分发生稳固的Si—O—Si化学结合;4)联合改性材中Si原子配位数增多,缩聚固化程度更高,稳定性增强。复合硅石溶液/热处理联合改性是一种应用前景广阔的绿色木材改性技术。     

蔗糖/DMDHEU改性对木材涂饰和老化性能的影响

以改性杨木和辐射松及其对照材为研究对象,采用3种水性涂料分别对其进行涂饰处理,系统地研究了蔗糖/DMDHEU改性处理对响叶杨和辐射松木材涂饰和老化性能的影响规律。结果显示,与未处理木材相比,改性木材表面的水接触角稍微降低,漆膜附着力显著提高,这有助于增强水性涂料在木材表面的润湿性和耐久性。由于改性剂中含有大量未反应的自由羟基,因而导致漆膜在改性木材表面的干燥速度有所降低。经过12个月室外老化测试,改性木材表面颜色变化ΔE*较未处理木材小,改性木材表面产生的开裂比未改性木材少且小。红外光谱分析显示,所有老化木材表面的木质素典型特征峰均消失,表明该改性处理并不能实质性防止木材表面木质素的光降解。     

酸、碱硅溶胶改性木材的制备与性能研究

采用酸、碱性硅溶胶分别浸渍处理杨木,并测试未改性和改性材的微观结构、弯曲性能以及热降解性能。结果显示:硅溶胶可有效渗入并填充在改性木材的孔隙结构中;酸性硅溶胶改性材的抗弯性能增加,碱性硅溶胶改性材仅MOR增加,MOE则基本不变;改性材热降解残重增加,炭化温度降低,表观活化能提高,起到了阻燃效果。     

亚麻油/混合蜡乳液构建木材内双层疏水体系

【目的】利用环保、价廉的混合蜡和亚麻油乳液在木材内外表面构建双层疏水屏障,使其同时具备粗糙结构和连续防水层,进而兼具疏水和防水效果。【方法】配制亚麻油乳液、亚麻油/棕榈蜡乳液、亚麻油/混合蜡(蜂蜡/棕榈蜡、石蜡/棕榈蜡)乳液,对乳液性能进行评价。采用两步法和一步法浸渍杨木试件,通过70℃(两步法)和90～103℃(一步法)后处理温度在木材内外表面构建双层疏水屏障,并对处理材的表面疏水性、吸水性和尺寸稳定性进行测试。【结果】1)亚麻油乳液的平均粒径为195.6 nm,在室温下贮存稳定性良好,60天内粒径变化率仅为2.45%;亚麻油乳液与混合蜡乳液复合后的离心稳定性良好; 2)亚麻油乳液在木材横向和纵向输水通道内均有分布,干燥后可在木材内表面形成连续油膜,并与混合蜡乳液构成双层疏水屏障; 3)亚麻油/蜡改性方法能够有效提高木材的表面疏水性,两步法和一步法处理材横切面的接触角均在150°左右,且不随时间变化;而一步法处理材弦切面的疏水性好于两步法; 4)亚麻油/蜡乳液复合改性材的吸水率降低,一步法的防水效率明显优于两步法,经过196 h泡水后,LB1和LP1处理材的防水效率保持在45%以上;复合改性方法亦能显著降低处理材前期的体积膨胀率,但最终影响差别不大。【结论】利用亚麻油/混合蜡乳液浸渍木材,仅通过后期干燥温度控制即可在木材内外表面形成兼具粗糙结构和连续防水层的双层疏水体系,赋予处理材优良的疏水性和防水性,是一种环保、节能、价廉的木材疏水改性方法。     

速生林杉木活立木改性研究

对速生林杉木进行了活立木改性研究,分析了改性剂在木材内部不同高度位置的分布情况,并利用SEM对改性剂在木材内部的形态和分布进行了进一步深入研究,同时对改性材主要力学性能(顺纹抗压强度、静曲强度及弹性模量)的变化情况进行了研究与分析。结果显示:经改性后,改性剂填充了木材内部的导管及孔隙,改性木材的主要力学性能与素材相比均有不同程度的提高,且改性剂主剂浓度的变化及助剂的加入对改性剂在木材不同树高位置的分布均有较大影响,助剂聚乙二醇的加入使主剂在立木内部的分散更加均匀。     

马尾松热处理木材的表面特性研究

以马尾松（Pinus massoniana）为研究对象,分别在 180, 200, 220 ℃条件下对其进行水蒸气 热处理 1, 3, 5 h。借助干燥器法测试不同温度热处理材的甲醛吸附量变化,利用程序升温化学吸附法、 比表面积测试以及表面接触角方法探索不同温度处理的热处理材表面特性的变化规律。结果表明：与未 热处理的素材相比,（1）热处理后的木材甲醛吸附性能得到改善,经 180 ℃、 1 h 处理后的木材甲醛吸附 性能最好,且随处理温度升高、时间延长,甲醛吸附性能降低,总体呈降低趋势;（2）热处理木材对甲 醛的吸附不仅是物理吸附,还存在化学吸附;（3）不同温度处理后,木材的比表面积均减小;（4）经热 处理后,极性的蒸馏水在木材表面的接触角较素材大且热处理的温度越高、表面接触角越大,而非极性 的二碘甲烷在其表面的接触角变化趋势相反。     

木材改性及其干燥研究现状北大核心

为提高速生材材性,弥补其天然不足,木材改性成为一大研究热点。由于改性物质易堵塞木材水分迁移通道或改性剂团聚,木材干燥难度有所提高。本文从功能型改性和增强型改性两方面进行综述,对目前改性木材干燥现状及优化进行分析,以期为我国木材及改性木材干燥提供理论依据。     

植物油改性木材研究进展

植物油是橄榄油、蓖麻油等不干性油,棉籽油、大豆油等半干性油和桐油、亚麻油等干性油的统称。植物油具有良好的疏水性和导热性,是一种颇具潜力的环保型木材改性剂。目前,利用植物油改性木材已取得了一定的研究成果。文中介绍了植物油的组成、类型及植物油改性木材的方法,并综述植物油改性后改性剂的渗透与分布及其对改性材的疏水性、吸湿性、尺寸稳定性、抗生物劣化性、力学性能及耐老化性能的影响,讨论了植物油改性木材的不足并提出了研究展望,以期对今后该领域的研究工作有所启发。     

人工林杨木增强-染色复合改性材的性能

【目的】探讨人工林杨木增强-染色复合改性方法及改性材性能,为人工林杨木资源的高效开发利用提供技术支持。【方法】将相同质量分数的酸性大红G水溶液、酸性湖蓝A水溶液、酸性大红G和酸性湖蓝A与水溶性树脂型增强改性剂MUF复配得到的增强-染色复合改性剂,分别对人工林杨木进行真空加压浸渍处理,得到D_G、D_A、MUF-D_G和MUF-D_A4种染色改性材,测试其强度、颜色、耐水色牢度等性能。【结果】1)D_A和D_G染色材的质量增加率分别为-1.69%和-0.65%,密度分别为0.352和0.365 g·cm-3;MUF-D_A和MUF-D_G增强-染色复合改性材的质量增加率分别为42.64%和54.27%,密度分别为0.445和0.510 g·cm~(-3)。与D_A染色材相比,MUF-D_A增强-染色复合改性材的密度、抗弯弹性模量、抗弯强度和抗压强度分别提高26.42%,6.76%,17.63%和54.32%;与D_G染色材相比,MUF-D_G增强-染色复合改性材的密度、抗弯弹性模量、抗弯强度和抗压强度分别提高39.73%,8.58%,18.82%和57.18%。2)D_A染色材和MUF-D_A增强-染色复合改性材染色前后的明度指数差(ΔL*)、红绿指数差(Δa*)和黄蓝指数差(Δb*)均为负值,MUF-D_A增强-染色复合改性材的Δa*值更小、ΔL*和Δb*值均更大,蓝色调更明显;D_G染色材和MUF-D_G增强-染色复合改性材染色前后的Δa*为正值、ΔL*和Δb*为负值,MUF-D_G增强-染色复合改性材的Δa*、ΔL*和Δb*值均更大,红色调更明显;MUF-D_A和MUF-D_G增强-染色复合改性材的色饱和度差(ΔC*)均显著大于相应的D_A和D_G染色材。3)D_A和D_G染色材水浸前后的总色差ΔE*分别为12.92和8.30 NBS,MUF-D_A和MUF-D_G增强-染色复合改性材水浸前后的总色差ΔE*分别为5.94和6.93 NBS,增强-染色复合改性材水浸前后颜色溶蚀程度较小。4)D_A和D_G染色材与未处理材的红外光谱图形态基本一致,MUF-D_A和MUF-D_G增强-染色复合改性材与MUF增强改性材的红外光谱图形态基本一致,没有新的吸收峰产生,吸收峰强度也无明显变化。【结论】1)染料的加入对树脂的增强改性作用影响较小,经增强-染色复合改性处理后人工林杨木的力学性能明显提高;2)与纯染色材相比,增强-染色复合改性材的颜色更鲜明饱满,染色效果更好,且酸性大红G与树脂复配染色效果优于酸性湖蓝A;3)与纯染色材相比,增强-染色复合改性材耐水色牢度较好,其中酸性湖蓝A与树脂复配改性材的耐水色牢度提高明显;4)傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,染料与MUF复配染色过程中没有新的基团生成,随树脂固化沉积于木材内部的染料与MUF和木材之间没有产生新的化学结合。