木质纤维基超轻质材料是一种可自然降解和多次重复利用的环保材料,它可应用于缓冲包装和墙体材料等领域。该材料虽具有吸音防震和保温隔热等优良特性,但其力学性能较差,这大大降低了该材料的应用价值。因此,本文针对木质纤维基超轻质材料力学性能差的问题,提出了以硫酸铝和硅酸钠水玻璃为无机组分,利用传统的溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了硅铝／木质纤维基超轻质复合材料。设计从制备工艺学原理、硅铝无机质在木质纤维基超轻质材料中的分布与界面状态、性能改性及评价,以及木质纤维和硅铝无机质的复合机理等方面进行了系统的研究。通过对比分析得出,Sol-Gel法制备硅铝溶胶-凝胶的方法比分开添加法更能有效地改善硅铝／木质纤维复合材料的力学性能。优化得出木质纤维基超轻质材料用硅铝溶胶-凝胶的制备工艺为：硅铝摩尔比为2：1、聚硅酸活化pH值为8.0和制备温度为50.0℃。此时,材料的内结合强度为10.23kPa, PASS的平均粒径为7.52μm。针对硅铝无机物脆性大的缺点,以聚乙烯醇(PVA)为有机试剂来改性硅铝溶胶-凝胶,研究发现PVA与硅铝溶胶-凝胶存在化学键联接和物理交联两种结合方式。PVA自身良好的成膜性和粘结性,以及能够改善硅铝无机质在木质纤维材料的分布均匀性,有效地改善了木质纤维材料的力学性能。在硅铝／木质纤维复合材料的制备工艺优化试验中发现,硅溶胶有效地改善了木质纤维复合材料的的热稳定性和力学性能。优化得到的最优制备工艺为：硅铝溶胶-凝胶添加量为500.0 mL,PVA和硅溶胶的添加量分别为硅铝溶胶-凝胶添加量的30.0%和4.0%。该条件下制备的复合材料内结合强度为14.33 kPa,平均吸声系数为0.858,接触角为127.0°,导热系数为0.042 W/m·K。综合运用SEM-EDS、TEM、NMR、XRD、FTIR、 XPS和热分析等测试手段系统地研究了硅铝无机质与木质纤维的界面及复合机理。结果表明,硅铝溶胶-凝胶能够在木质纤维的表面及细胞腔内壁上分别形成一层厚度为300-400 nm和小于100 nm的硅铝无机膜。木质纤维与硅铝溶胶-凝胶存在两种结合方式,一是硅铝溶胶-凝胶以氢键连接的形式吸附在木质纤维的表面,或以物理填充的形式存在于木质纤维的细胞腔中；二是硅铝溶胶-凝胶与木质纤维中的半纤维素和木质素的羰基反应形成共价键连接,使木质纤维与硅铝无机质达到“分子水平”的复合。