硅溶胶/VAE改性速生杨木的研究

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速生杨木资源丰富、产量高、加工性能好,但因其生长速度快、生长周期短,而导致杨木材质差、强度低、硬度小,耐磨性差、机械强度较低等不足,从而严重限制了它在家具及其木制品中的使用范围。改善和提高速生杨木的有关性能,是拓展杨木利用途径急需解决的问题。本研究以我国最主要的速生人工林树种——I-69杨为研究对象,以硅溶胶/VAE作为改性液,采用真空加压浸渍对速生杨木进行改性处理,旨在提高速生杨木的强度,拟应用于家具制造之中。本文研究了改性液的浸渍性能、改性液与杨木复合的过程和工艺参数;并利用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射等对改性木材进行表征,拟对速生杨木的综合利用提供一个新的思路。(1)采用硅溶胶和25%的VAE按一定比例混合作为改性液,其具有较好的成膜性,柔韧不脆,裂纹少;同时,稳定性好,储存时间可达5个月以上。在一定工艺条件下,浸渍处理后杨木增重率可达到29.12%。(2)硅溶胶/VAE浸渍处理速生杨木,在前真空时间45min,浸渍压力1MPa,加压时间60min的工艺条件下,改性木材增重率的平均值为37.72%,其顺纹抗压强度为56.42MPa、抗弯强度为86.25MPa、弹性模量为6626.78MPa,与素材相比分别提高了28.85%、44.2%、19.83%。同时研究发现,浸渍压力增大可以提高增重率,但过高的浸渍压力对木材力学性能有不利的影响。(3)通过SEM观察发现,改性液能渗透进入木材内部,固化后通过物理吸附或以化学结合的方式不规则地沉积在木材的导管与细胞腔中;FT-IR的结果表明,改性液中的SiO2颗粒能与木材活性基团发生一定的结合;同时,XRD结果显示,改性木材(002)结晶面对应的衍射峰基本没有变化,但(004)和(101)结晶面对应的衍射峰略有改变,这说明改性液在一定程度上对杨木的结晶度产生了影响,但影响较小。
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