楊木速生材填充改性研究.pdf

1、自從國家實施天然林保護工程以后,大力營造人工林已成為解決我國木材供需矛盾的重要途徑。楊樹是我國重要的人工林樹種之一,有效利用速生楊木成為解決我國木材消費缺口的重要途徑之一。但人工林楊木材質疏松、早晚材差別較大,導致力學性能差,限制了其應用范圍。所以本文希望通過研究改性速生人工林木材的方法來制造一種新型的木材,高效利用速生材,克服其固有天然缺陷。
　　 本研究采用人工林速生材楊木作為浸漬填充改性試驗的試材,試驗中先后用氯化鈣和碳酸

2、鈉等溶液對其進行處理,浸入木材的鈣離子與碳酸根離子結合,在木材微纖絲間隙和管胞(或纖維)的胞腔中生成碳酸鈣沉淀,得到木材-無機復合材。其離子反應式如下:Ca2++CO32-→CaCO3。目前,對木材-無機復合材的工藝研究的比較多,但基礎理論研究較少,本論文從基礎理論方面討論了無機鹽在木材中的吸附狀況。首先通過正交試驗設計確定出浸漬處理人工林楊木的最佳工藝參數(shù)；并進一步探索增重率隨時間的變化曲線；然后對處理后木材的各項物理力學性能如彈性模

3、量、靜曲強度、硬度等進行了系統(tǒng)的檢測和評價；最后采用現(xiàn)代分析測試儀器,分析了楊木無機鹽填充處理后CaCO3在木材內部的分布情況以及該處理方法引起的木材內部晶體狀態(tài)、木材化學基團的變化。結果表明:
　　 (1)采用CaCl2和Na2CO3溶液浸漬處理楊木的最優(yōu)工藝為反應溫度為60℃,CaCl2溶液濃度為40％,Na2CO3溶液濃度為25％。在這個工藝條件下,處理楊木增重率達到32.4％。
　　 (2)力學性能檢測方面,經過

4、浸漬填充改性的試件比未處理試件各方面的力學性能都有增強,靜曲強度增加了10.1％；彈性模量增加了23.7％；順紋壓力增加了24.3％；順紋抗壓強度增加了25.1％；硬度增加了23.5％。
　　 (3)在研究增重率隨時間的變化曲線試驗中可得增重率隨時間的變化曲線呈“S”型曲線,類似于吸附曲線,具有“多分子層吸著”的特征。利用origin數(shù)據分析軟件對其進行曲線擬合,擬合曲線方程為:
　　 20mm*20mm*10mm尺寸:

5、Y=31.4-28.8/(1+e(x-60.1)/7.4)；
　　 30mm*30mm*10mm尺寸:Y=25.7-22.7/(1+e(x-64.7)/7.5)；
　　 40mm*40mm*10mm尺寸:Y=19.8-14.3/(1+e(x-52.2)/18.8)。
　　 (4)通過掃描電鏡(SEM)對處理后CaCO3在木材內部的滲透和分布情況的觀察以及傅立葉紅外(FTIR)對處理后木材化學基團變化的分析,表明C