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随着我国全面禁止天然林商业性采伐以及国际木材进出口贸易的限制,充分利用丰富的人工林木材资源是缓解我国木材供需矛盾,保障国家木材安全的必然途径。然而,人工林木材普遍具有密度小、材质软、强度低、易变形、易燃易腐等缺陷,应用范围受限。糠醇是一种可再生的天然改性剂,木材糠醇树脂改性是一种环境友好且具有商业化应用前景的木材改性技术。本文以人工林杨木为研究对象,采用糠醇(FA)和阻燃剂磷酸二氢铵(ADP)复配对木材进行提质优化处理,开发出集密度高、尺寸稳定、阻燃等性能于一体的功能型木材,提高了杨木的综合性能,探索了木材糠醇树脂改性机理。主要研究结果如下:(1)采用不同浓度(5%、10%、20%、30%、50%、70%)糠醇改性液处理杨木,制备糠醇树脂改性材。随着糠醇浓度的增加,改性材增重率(WPG)、密度均随之提高,平衡含水率(EMC)和吸水率(WU)均随之降低,增容率(B)和抗胀率(ASE)则先提高后略微降低。糠醇树脂浓度为30%时,改性材抗胀率达到最大值。激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)观察发现,随糠醇浓度增加,糠醇树脂从开始分布在细胞壁,之后主要集中分布在细胞腔内。(2)优选30%浓度的糠醇与磷酸二氢铵(ADP)复配制备复合改性材,其密度、顺纹抗压强度和弹性模量分别较素材提高了56.8%、43.2%、33.3%,抗弯强度略有下降,但ADP的添加对复合改性材物理力学性能基本没有影响。扫描电镜、能谱分析和激光扫描共聚焦显微镜观察显示,改性剂主要分布在细胞壁内,少量附着在细胞腔内壁上;抗流失试验表明,糠醇树脂对ADP具有明显的包覆和固定作用,使后者具有良好的抗流失性能。(3)糠醇树脂/磷酸二氢铵复合改性材的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。热重分析显示复合改性材最大失重速率明显降低,其残炭率达40%,较糠醇树脂改性材(21%)和素材(10%)明显提高。锥形量热仪测试结果表明,复合改性材的热释放总量(THR)和热释放速率(HRR)峰值较素材和糠醇树脂改性材均明显下降,燃烧同时几乎没有烟气生成。这主要是由于ADP在受热条件下分解产生偏磷酸(HPO3),偏磷酸与木材组分反应,导致其脱水炭化,从而在木材表面形成具有隔热和吸热作用的炭化层,有效延缓木材热解。(4)采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)技术,对糠醇树脂/APD复合改性材的改性机理进行分析。复合改性材的FTIR和NMR图谱均出现糠醇树脂特征峰,表明糠醇单体在木材内部成功聚合为糠醇树脂。此外,FTIR和NMR谱图显示改性材半纤维素信号明显减弱,这是由于木材糠醇化处理过程中的酸性催化剂致使半纤维素发生水解。FTIR和NMR分析均不能提供糠醇树脂与细胞壁组分之间发生化学结合的直接证据。