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。     

热处理木材材色变化机理研究现状北大核心

热处理是一种应用广泛的木材改性方法,不仅能改善木材材色,还能提高木材的尺寸稳定性和生物耐久性。总结了热处理工艺对木材性能的影响,详述了热处理过程中木材化学组分变化。从处理过程和老化过程讨论了环境对处理材性能的影响,并概括了热处理木材材色变化机理。未来应深入解析热处理化学反应路径及其内在机理,建立木材材色与其他材性的关系,并通过联合改性处理提升热处理木材的耐久性。     

热处理改性木材的性能分析Ⅴ——热处理木材的尺寸稳定性能

对南方松、桦木的热处理材,化学改性处理材和ACQ防腐处理材,进行木材尺寸稳定性测试.结果表明:热处理木材的吸湿率和体积膨胀(收缩)率均有较大程度的下降,尺寸稳定性得到明显的改善.     

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。     

改性处理对木材涂饰性能影响研究进展北大核心

速生人工树种存在结构疏松、材质软、强度低等缺点,使用范围受限。为了提高速生材性能,可对木材进行改性处理以提高其强度、硬度、尺寸稳定性等性能。改性木材涂饰后,其表面材色较改性前加深,纹理更加清晰美观,表面更加富有光泽。综述了国内外改性材涂饰性能的研究进展,主要包括浸渍改性、高温热处理改性、浸渍改性联合高温热处理改性等。     

水溶性乙烯基单体改性木材尺寸稳定性提高机制

【目的】分析水溶性乙烯基单体改性前后木材极性基团数量和细胞壁结构变化,揭示水溶性甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)和N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)原位共聚改性木材尺寸稳定性提高机制,为该改性技术优化发展提供理论基础。【方法】采用动态水蒸气吸附和接触角表征水溶性乙烯基单体改性前后木材极性基团数量和表面极性变化,利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线衍射、压汞法和氮气吸附系统研究改性剂在木材中的分布、细胞壁润胀、细胞壁两相结构以及孔隙变化情况。【结果】在相对湿度0%～95%环境下,HEMA和NMA改性材的平衡含水率明显低于未改性材;当相对湿度达95%及以上时,改性材的平衡含水率超过未改性材。利用H-H模型拟合分析浸水处理后改性材与未改性材的吸湿曲线发现,改性材原有极性基团数量有所下降但并不显著。接触角测试表明,改性材的表面极性大于未改性材,残留单体去除后改性材的表面极性弱于未改性材,残留单体可抑制木材疏水性能的改善。SEM观察结果显示,改性后细胞壁显著增厚,且细胞间隙减少。拉曼光谱分析得出,改性剂均匀分布于细胞壁中,结合SEM结果可知改性剂能够顺利进入细胞壁并润胀细胞壁。X射线衍射分析表明,改性材未出现新的晶体结构,且改性材的结晶度相对于未改性材变化较小。压汞法和氮气吸附测试表明,改性材的孔隙率相对于未改性材出现较显著下降,改性剂可成功填充细胞壁孔隙。【结论】HEMA和NMA改性木材可有效提高其尺寸稳定性,改性剂对细胞壁的充分润胀、加固及对细胞壁孔隙的填充作用是木材尺寸稳定性提高的主要原因。     

无机质复合速生材研究现状与展望

速生人工林种植面积大,生长周期短,在取代天然林资源方面具有得天独厚的产量优势,但存在结构疏松、密度小、强度低等缺陷,导致其使用范围大受限制。使用无机材料对人工速生材进行改性处理可有效提高速生材性能和用途。文中简要总结无机质复合木材制备方法——扩散法、溶胶—凝胶法和真空浸渍法,以及无机材料改性处理对速生木材在力学性能、尺寸稳定性、阻燃性、表面疏水性和表面耐候性方面的改善,以期为人工林速生材无机材料改性提供技术参考。     

丙烯酸酯/石蜡共混乳液处理材疏水性研究

针对石蜡和丙烯酸(酯)在木材防水改良应用方面的优势和不足,提出了利用丙烯酸酯乳液共混改性石蜡乳液。探究丙烯酸酯乳液对复合乳液成膜性及其对复合乳液处理材疏水性能的影响。考察了复合乳液粒径、离心稳定性、成膜性以及处理材吸水率、表面润湿性和尺寸稳定性等。研究结果表明:1)复合乳液可被用于木材浸渍改性处理,复合乳液平均粒径约180.0 nm。2)相比于石蜡乳液处理,复合乳液中丙烯酸酯乳液可协助石蜡在处理材内部形成有效疏水膜层,提高木材疏水性和尺寸稳定性。     

桉树木材的浸渍增强热处理技术

木材热处理是当前木材改性的发展方向.木材经热处理后,其平衡含水率下降,耐久性及尺寸稳定性增加,但力学强度有所下降,在很大程度上限制了热处理木材的应用范围.采用先经三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)浸溃,再进行热处理的工艺,不但处理材的尺寸稳定性改善,而且其力学强度与素材相比无降低,甚至略有提高.     

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。     

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。     

沙浴热处理杉木及其物理力学性能研究

以杉木为材料,通过沙浴和气相介质进行热处理,检测其炭化木材物理、力学性能和颜色等,借助XRD和FTIR分析不同热处理方法致木材性能差异的原因,以期探索沙浴炭化木材的可能性。结果表明:当热处理温度和时间相同时,沙浴热处理试件尺寸稳定性高于气相介质热处理;处理温度为220℃,时间4 h时,两种介质处理试件的尺寸稳定性均达到了最好状态,其中气相介质热处理杉木弦向线湿胀率最小为1.885%,比未处理材降低35.45%,沙浴热改性处理杉木弦向线湿胀率最小为1.923%,比未处理材降低36.16%。沙浴热改性处理杉木木材强度折损较气相介质热改性处理材更多。热处理温度和时间相同时,气相介质处理材颜色变化小于沙浴热改性处理材。热改性处理导致杉木材结晶特性和三素成分发生变化,其中沙浴热处理导致杉木材中半纤维素发生明显降解。     

利用化学改性剂提高木材尺寸稳定,耐腐和阻燃性能

用木材化学改性剂（ＬＭ）改性木材（杨木、马尾松等），当木材化学改性剂增重（ＷＰＧ）达２０％─３０％时，可获得很高的抗缩系数（ＡＳＥ值）或尺寸稳定性。改性后木材具有良好的防腐、防白蚁、防霉、防蓝变的性能，并且还可获得很高的阻燃性能。用木材化学改性剂（ＬＭ）改性后的木材无毒（ＬＤ５０＞１００００ｍｇ／ｋｇ），无味，对人，畜无害。     

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。     

加压蒸汽热处理柞木化学组分变化的比较

木材热处理目前是木材物理改性领域的一个研究热点,也是产业应用较为成功的一种木材改性方法。木材经过热处理后,尺寸稳定性与生物耐久性都获得了提高,材色也明显加深,使一些常规材呈现出类似热带珍贵树种的材色(顾炼百     

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。     

几种木材中硅石的研究

要实现木材-无机质复合材的人工模拟,其关键还是在于研究和探讨木材生物矿化的机理,因此要对木材中无机物的情况进行研究,从而获取生物矿化所形成的木材/无机质复合材料的形成机理,以此来指导木材的生物改性或木材/无机复合材的仿生合成。本文采用光学显微镜对几种木材/二氧化硅生物矿化复合材中硅石的分布进行观察发现:硅石主要分布在木射线细胞中,大量的晶体在木射线细胞以及轴向薄壁细胞中均有分布;采用重量法对几种木材/二氧化硅生物矿化复合材中二氧化硅含量情况进行测定表明:子京、山油柑、柚木、柠檬桉、山竹子等5种木材/二氧化硅生物矿化复合材中二氧化硅含量分别为1.5106%、0.8941%、0.8654%、0.2155%、0.1676%。     

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。     

木材化学处理综述

木材化学处理是用物理-化学的方法处理木材,以增强木材的抗降解能力,提高其阻燃性和尺寸稳定性以及延长使用寿命.论述了木材化学处理的方法、种类和影响木材化学处理的因素以及木材化学处理的发展趋势.