馬尾松木材糠醇樹脂改性技術(shù)及機(jī)理研究.pdf

1、木材是一種天然的吸濕性材料，尺寸不穩(wěn)定、容易變形，長(zhǎng)期在戶外使用容易腐朽或霉變，甚至完全喪失性能。因此，對(duì)木材進(jìn)行改性，改善其力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性和抗生物侵蝕性能，是拓寬木材用途、延長(zhǎng)使用壽命，緩解木材供需矛盾的重要途徑。木材糠醇樹脂改性技術(shù)是一種環(huán)境友好、產(chǎn)品性能極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力新興改性技術(shù)，在部分歐美國(guó)家正進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行階段，但在國(guó)內(nèi)的研究還幾乎是一個(gè)空白。本文以人工林馬尾松木材為研究對(duì)象，在國(guó)內(nèi)首次開展木材糠醇樹脂改性技術(shù)研究。研究

2、內(nèi)容主要包括以下3個(gè)部分：1)快速篩選糠醇改性溶液的高效催化劑，并通過實(shí)驗(yàn)提出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的改性溶液配方；2)以自主開發(fā)糠醇處理液配方為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究糠醇樹脂改性關(guān)鍵處理工藝參數(shù)，探索較優(yōu)的處理工藝，并與國(guó)外的主流商業(yè)配方處理效果進(jìn)行對(duì)比；3)應(yīng)用先進(jìn)手段研究糠醇樹脂在木材內(nèi)部的分布及與細(xì)胞壁組分之間的作用。
　　 主要研究結(jié)果如下：
　　 1)糠醇改性溶液配方的篩選和確定
　　 催化劑A/B復(fù)配顯示了良

3、好的效果，即延長(zhǎng)了常溫儲(chǔ)藏時(shí)間同時(shí)又縮短了糠醇樹脂固化時(shí)間。差示熱掃描量熱儀(DSC)測(cè)試結(jié)果顯示放熱峰、固化所需時(shí)間與馬來酸酐相差不大?？反紭渲男孕Чc催化劑含量及活性關(guān)系較大。
　　 2)馬尾松糠醇樹脂改性工藝優(yōu)化
　　 從馬尾松木材增重率(WPG)的總體影響來看，馬來酸酐對(duì)糠醇樹脂的催化活性優(yōu)于催化劑A/B。經(jīng)糠醇樹脂改性后的馬尾松木材平衡含水率降低顯著，催化劑A/B和馬來酸酐相差不大。尺寸穩(wěn)定性改善顯著，就固化

4、溫度和固化時(shí)間變量而言，催化劑A/B顯示了同馬來酸酐催化劑相似的效果甚至更優(yōu)。抗彎強(qiáng)度和模量改善不顯著，順紋抗壓強(qiáng)度有較大改善。綜合物理力學(xué)性能，催化劑A/B糠醇改性配方的優(yōu)化工藝為：糠醇濃度50％，固化溫度95℃，固化時(shí)間8h。經(jīng)木材天然耐久性測(cè)試后發(fā)現(xiàn)糠醇樹脂改性馬尾松質(zhì)量損失率均小于5％，防腐等級(jí)均達(dá)到Ⅰ級(jí)；經(jīng)過三種霉菌侵染2個(gè)月后發(fā)現(xiàn)糠醇樹脂改性馬尾松木材表面絲毫未長(zhǎng)霉菌，被害值均為0，糠醇樹脂改性技術(shù)在防止馬尾松木材霉變效果上

5、作用突出，且較低負(fù)載率即可獲得較好的防霉防腐效果。
　　 3)糠醇樹脂改性馬尾松機(jī)理研究
　　 通過納米壓痕測(cè)試得知糠醇樹脂改性技術(shù)對(duì)馬尾松木材細(xì)胞壁模量和硬度都有較好的提高，其中自主催化劑相對(duì)馬來酸酐催化劑顯示了良好的細(xì)胞壁改性效果。激光共聚焦顯微鏡很直觀的觀察到細(xì)胞壁內(nèi)部的糠醇樹脂主要集中在細(xì)胞腔和細(xì)胞角隅，胞腔的樹脂熒光亮度比細(xì)胞壁中強(qiáng)。通過13CNMR譜圖發(fā)現(xiàn)，經(jīng)糠醇樹脂改性后的馬尾松木材相對(duì)馬尾松素材和糠醇聚合