杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方重要的速生林树种之一,因其材质轻软、易变形、易燃烧等天然特性,较难直接用于实木家具等高附加值产品开发。本文研制了以苯酚-三聚氰胺-尿素-甲醛(PMUF)树脂为主剂、硼化物为助剂的低成本、高渗透、高活性改性剂,通过递进式逐级渗透处理工艺实现杉木均匀浸渍,提高了杉木的尺寸稳定性和力学强度,实现阻燃、防腐等功能。研究结果对于实现杉木的高效增值利用具有重要理论价值和现实意义,论文的主要结论如下:(1)通过在三聚氰胺脲醛树脂反应中期添加5%苯酚,在85℃条件下合成PMUF树脂,主要成分为羟甲基脲和羟甲基苯酚及其低聚物,平均分子量为399.1 g/mol。将PMUF树脂溶液与4%硼砂和2%硼酸复配,制备稳定的树脂型多效改性剂。递进式逐级渗透处理材的增重率和密度高于真空加压处理材,纵向密度分布趋向均匀。(2)随着树脂固体质量分数的增加,树脂改性材和复配改性材的绝干密度、抗胀率、抗弯强度和抗弯弹性模量逐渐增大,吸水率、冲击韧性逐渐减小;硼化物的加入会进一步提高树脂改性材的绝干密度、抗弯弹性模量,但降低其抗胀率、抗弯强度和冲击韧性。(3)随着树脂固体质量分数的增加,树脂改性材和复配改性材的氧指数呈现先升高后略下降趋势,点燃时间和第二放热峰值出现时间不断延迟,总烟释放量逐渐降低,而总热释放量逐渐升高。此外,树脂改性材的第一放热峰值低于素材而第二放热峰值高于素材,复配改性材的两个放热峰值均降低。(4)耐光老化性从大到小排序:树脂改性材﹥复配改性材﹥素材,并且树脂改性材和复配改性材的耐光老化性均随着树脂固体质量分数的增加而提高;当树脂固体质量分数为20%时,复配改性材的质量损失率为11%~13%,达到耐腐Ⅱ级,并且PMUF树脂可以显著提高硼化物的抗流失性。(5)杉木的大部分管胞和纹孔被树脂聚合物填充覆盖,而硼化物干扰了树脂固化;复配改性材的细胞壁模量和硬度分别比素材提高92.5%和63.8%,证明改性剂能够进入杉木的细胞壁;树脂改性材和复配改性材结晶度均提高,说明改性剂可以进入到木材纤维素的无定形区。树脂改性材与复配改性材的综纤维素和酸不溶木素含量与素材相比均降低,而表面N元素含量以及氧碳比(O/C)明显增加;傅里叶红外光谱和核磁共振波谱均未发现木材和改性剂之外的新峰。(6)改性材的热分解速率比素材降低明显,热稳定性提高。硼化物与树脂的加入均能促使木材提前分解炭化,但树脂改性对木材最终残炭量影响不明显,而硼酸硼砂对木材热解具有促进成炭的作用。热裂解-气相色谱/质谱结果表明树脂改性材生成了更多的呋喃类化合物、环戊烯酮和多种烯、酸类化合物,而硼化物能够抑制木材中挥发性酚类化合物的产生。