基于热处理和氧化锌协同作用的杨木改性研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:lyd936
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本文是基于热处理和氧化锌共同作用的改性杨木研究。论文首先利用水热法探索了在热处理木材温度的条件下杨木表面氧化锌生成的可能性,研究了不同工艺因子对杨木表面氧化锌生成及形貌的影响,通过力学性能、接触角和尺寸稳定性等性能测试确定了较佳的氧化锌生成制备工艺,并对表面生成氧化锌的杨木试件进行了20天紫外加速老化实验,确定了水热法的最佳工艺;在此基础上,运用水热法最佳工艺条件,采用热处理法在杨木表面进行了氧化锌的生成试验,对所制备杨木试材的力学性能、尺寸稳定性和老化性能进行检测,对比分析了两种生成方法制备的杨木试材性能。论文主要研究内容如下:(1)以反应溶液浓度比、反应时间、反应温度及表面活性剂的添加作为工艺因子,探讨不同反应条件下改性杨木表面氧化锌的生成情况及形貌。结果表明:反应溶液浓度比、反应时间、反应温度对氧化锌形貌的影响呈现类似的趋势,过高或过低对氧化锌的生成都会造成负面影响;表面活性剂的加入并没有很好地促进或改善氧化锌的生成,XRD结果显示并未出现氧化锌的特征衍射峰。(2)对反应温度170℃、不同反应时间(3h、4h、5h、6h、7h、8h)所获得的改性杨木试材力学性能、接触角和尺寸稳定性进行了检测分析。结果表明:试材的力学性能随着处理时间的延长,下降率增加;接触角与尺寸稳定性变化相近,均与表面氧化锌的分布及形貌有较大关系,氧化锌分布均匀且形貌较好时,接触角和尺寸稳定性呈现较好的状态。(3)对未处理杨木和较佳工艺制备的改性杨木进行20天的紫外加速老化实验,结果表明,两种试材表面颜色均发生变化,改性后试材其色差值变化小于素材色差值变化,试材色差变化较素材色差变化的下降率大于70%;所有的试材老化后力学性能均出现不同程度的降低,但是处理材下降幅度小于未处理的素材,处理时间为6h的改性杨木抗弯强度和弹性模量分别下降1.76%和0.99%:处理时间为7h的木材弯曲强度下降3.39%,弹性模量下降5.06%;下降率均低于素材的16.14%和11.65%。(4)选取上述实验的最佳工艺,结合热处理技术条件,采用热处理法进行杨木表面氧化锌的生成及其性能研究。FTIR和XRD结果均显示在杨木表面出现氧化锌的特征官能团和衍射峰;力学性能结果分析发现,该方法获得的杨木试材力学性能下降率低十热处理材和水热法工艺制备的试材,热处理法改性杨木的抗弯强度下降率约为8.53%,热处理木材约降11.57%;水热法改性杨木下降率最高为15.9%,就弹性模量来说,热处理木材和水热法较素材分别下降为13.78%和23.78%,而热处理法改性杨木提高约8.57%;尺寸稳定性和加速老化后材料色差均优于热处理材和素材。综上所述,水热法和热处理法两种改性方法均可以实现在杨木表面生成氧化锌,且改性后木材的老化性能得到改善,主要表现为老化后色差变小;但是这两种方法对木材的力学性能均产生一定的负面影响,热处理法改性木材的力学性能下降低于水热法改性木材。应用热处理法可以简化木材/无机粒子改性工艺,为后期探索木材/无机粒子复合材料的制备提出了新的研究思路和试验方法。
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