我国木材工业的发展已进入转型和升级的关键时期,功能化处理成为增加产品附加值、扩大产品应用领域以及提升产业竞争力的重要途径之一。微胶囊技术是一种将固体、液体或气体包封形成微小粒子的保护技术,可以在保留芯材物质原有特性的前提下实现其缓慢释放、瞬间释放或持久保存,在功能材料领域应用广泛。微胶囊化处理将功能单元分割成稳定的微小粒子,显著增大其比表面积,增强其功能效应。具有隔绝特性的壁材可以有效提高功能单元的稳定性,改善功能单元与基材的相容性。结合木质材料的特点,开展微胶囊形成机理及其在木质材料功能化中的应用研究,对拓展木质材料应用领域具有重要的理论意义和实际应用价值。本文选用性能优良、价格较低的三聚氰胺-尿素-甲醛(melamine-urea-formaldehyde,MUF)树脂作为壁材,乳化能力强、对芯材适用性广的苯乙烯-马来酸酐共聚物(styrene maleic anhydride,SMA)作为乳化剂,玻璃微珠和四氯乙烯为代表性固体和液体芯材,利用扫描电镜、傅里叶红外光谱分析仪、热重分析仪和纳米压痕仪等研究了乳化工艺、成壁条件以及干燥处理对微胶囊形成、形貌及性能的影响规律,探讨了纳米纤维素(cellulose nanocrystals,CNC)改性处理对微胶囊形貌及性能的影响。选用优化合成工艺条件分别包覆可逆变色剂、聚磷酸铵及石蜡三类功能试剂,探讨微胶囊形成规律对不同芯材的适用性和应用途径。本研究所得主要结论如下:(1)MUF微胶囊的形成包括乳化(分散)、缩聚成壁以及交联固化三个阶段:芯材在SMA的作用下均匀分散形成微米级颗粒;在酸性催化剂和热量的作用下,MUF预聚物通过静电吸引和析出沉积作用在芯材表面形成强度较低的初始壁材;壁材物质不断积聚、交联固化,壁材强度提高,最终形成性能优良的微胶囊。(2)MUF微胶囊形成过程中,催化剂和反应温度决定预聚物分子的缩聚速率和交联程度,乳化剂决定壁材在芯材表面的沉积效率。四氯乙烯微胶囊的较优合成工艺条件为:反应温度>70℃,乳化剂浓度1.2%~2.0%,催化剂(邻苯二甲酸氢钾)浓度1%,壁材浓度>5%,反应时间>120min。减小油水体积比、增加壁材浓度、延长反应时间、提高干燥处理温度以及延长干燥处理时间均能进一步提高微胶囊的热稳定性。(3)在SMA作用下,CNC可与MUF结合在芯材表面生成复合壁材,且乳化剂浓度越高,壁材趋于薄而平整。当CNC/MUF(质量比)小于1:60时,CNC改性微胶囊具有良好的形貌及热稳定性。CNC改性处理可明显提高MUF树脂的微观力学性能,当CNC/MUF为1:60时改性树脂的弹性模量和硬度分别较对照样高出10.4%和14.8%。(4)选用较优合成工艺条件成功制备了变色、阻燃及相变三种功能微胶囊,证实以玻璃微珠和四氯乙烯为芯材研究所得微胶囊形成规律同样适用于其他不同类型的芯材。MUF包覆处理明显提高了变色剂与石蜡的热稳定性,降低了聚磷酸铵的水溶性,有效发挥了隔离和保护芯材的作用。(5)与四氯乙烯相比,石蜡易于乳化,所得相变微胶囊平均粒径小于5μm;变色剂较难乳化,可通过减小油水体积比和增加乳化转速制备平均粒径小于10μm的变色微胶囊。油水体积比和乳化转速对变色和相变微胶囊的破裂温度无明显影响,120℃干燥处理30min明显提高了变色和相变微胶囊的热稳定性,与工艺条件及干燥处理对四氯乙烯微胶囊性能的影响规律相一致。(6)利用在涂层中添加微胶囊的方式制备的变色薄木具有灵敏的可逆变色特性以及良好的变色稳定性,变色温度范围16~32℃,最大变色色差大于20。MUF包覆处理改善了聚磷酸铵与胶粘剂的相容性,使阻燃刨花板的静曲强度、弹性模量以及内结合强度分别提高了59.6%、41.5%和7.4%。