【摘 要】
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竹材由于其自身的特性容易霉变、变形,严重影响着竹材的加工与利用。添加无机质纳米材料是竹材改性的一种方式,能够有效地改善竹材的材性,提高竹产品的品质与利用率。本文以竹材疏解的竹束为单元,以重组竹的制造工艺,探究热处理工艺和前驱体溶液浓度对于Fe3O4/竹重组材性能的影响。竹束单元在180℃的饱和蒸汽下热处理10 min、20min、30 min、40 min、50 min,探究热处理时间对于Fe3O
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划课题“竹质重组与集成材料连续化高效加工关键技术”（2017YFD0600801）； 江苏省农业科技自主创新资金项目CX（20）3041；
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竹材由于其自身的特性容易霉变、变形,严重影响着竹材的加工与利用。添加无机质纳米材料是竹材改性的一种方式,能够有效地改善竹材的材性,提高竹产品的品质与利用率。本文以竹材疏解的竹束为单元,以重组竹的制造工艺,探究热处理工艺和前驱体溶液浓度对于Fe3O4/竹重组材性能的影响。竹束单元在180℃的饱和蒸汽下热处理10 min、20min、30 min、40 min、50 min,探究热处理时间对于Fe3O4/竹重组材性能的影响。以未处理竹束为原材料,浸渍0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.6 mol/LFe3+的铁盐前驱体溶液,探究Fe3O4添加量对于Fe3O4/竹重组材性能的影响。1.利用常压浸渍技术与原位复合的方法制备出Fe3O4/竹束,并对其进行表征。热处理竹束随着热处理时间的增加,半纤维素大量降解,其中20 min和30 min下的竹束大院半纤维素相对含量下降迅速,10至20 min下降了8.62%,20至30 min下降6.35%,整个10至30 min内半纤维素分解量达到了半纤维总量的58.1%。Fe3O4/竹束表面除了C元素和O元素,还存在Fe元素,XRD证明该物质为Fe3O4,红外光谱显示热处理和碱处理过程中半纤维素和部分木质素降解。随着热处理时间增加,EDS mapping分析显示热处理30 min的竹束表面Fe元素信号较强。浸渍不同浓度铁盐前驱体溶液制备的Fe3O4/竹束,Fe3O4添加量随前驱体溶液浓度增加而增加。2.利用重组竹制备工艺将Fe3O4/竹束单元浸胶热压制备出Fe3O4/竹重组材,并对其进行表征。热压过程中,竹束单元被挤压密实化,表面分析显示有Fe元素信号,AFM分析显示Fe3O4/竹重组材是包括竹束单元、金属氧化物以及酚醛树脂的多相材料。Micro-CT分析显示Fe3O4在竹重组材内部均匀分布,粒子沿着竹纤维方向分布,热处理工艺下30 min的竹束Fe3O4添加量最大。浸渍不同浓度铁盐前驱体溶液的,Fe3O4添加量随前驱体溶液浓度增加而增加。3.参考力学标准测试Fe3O4/竹重组材的物理性能。热处理后的竹束制备的Fe3O4/竹重组材的弹性模量、静曲强度、顺纹抗拉强度都是随着热处理时间的增加而降低。顺纹和横纹抗压强度随着时间的增长先增加后减少,20 min达到较大值,分别为68.23 MPa和60.87MPa,与未处理材相比,增幅分别为5.9%、12.1%。竹重组材的吸水率与Fe3O4纳米颗粒的负载量呈正比,水接触角的大小与Fe3O4纳米颗粒的负载量呈反比。浸渍不同铁盐浓度的竹束制备的Fe3O4/竹重组材板材的弹性模量、静曲强度、顺纹抗拉强度与未处理材相比都降低的,并随着铁盐浓度的增加,先增后减,0.4 mol/L浓度下达到较大值。顺纹和横纹抗压强度与未处理材相比是增强的,最大增幅分别为26.4%、36.1%。吸水增重率和尺寸变化都是随着浸渍铁盐浓度升高而增大。4.黑曲霉30 d感染实验,五组热处理竹束制备的Fe3O4/竹重组材板材均未被感染。浸渍不同铁盐浓度的竹束制备的Fe3O4/竹重组材的防霉性能随着浸渍铁盐浓度升高而增加。
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