关键词：
速生杨木
椿木
复合改性剂
木材化学改性
仪器分析
摘要：
本研究采用三种化学改性剂单体,分别为自主合成的低分子改性氮羟甲基预聚体(MU),三聚氰胺改性MU单体所合成的缩聚MFU单体和二羟甲基二羟基乙烯脲(DMDHEU)单体,针对速生杨木107、速生杨木中林46和椿木自身生长缺陷,通过添加多种稳定剂等复配成多种功能型化学改性剂,对改性前后的木材理化性质和改性机理进行了初步研究,主要结论归纳如下：(1)以MU作为复合改性剂单体,通过添加稳定剂等复配8种MU复合型改性剂对速生木107进行化学浸渍改性,结果表明在浓度范围内,木材的密度、力学强度和尺寸稳定性得到改善；应力松弛值最低下降到74%,改性材塑性提高；并通过X射线断面密度仪、XRD、XPS和SEM-EDXA等仪器分析手段对改性机理进行了探究,表明MU是一种多氨基和羟基的活性单体,能够与木材结构中的羟基形成氢键,高温干燥过程中氢键脱水进而形成化学键(醚键),且MU通过自身聚合形成交联立体的网状结构,使木材改性剂能牢固的存在木材内部。(2)以MFU作为复合改性剂单体,添加稳定剂等复配5种MFU复合改性剂,结果表明改性后速生杨木中林46尺寸稳定性能和热性能改善效果最为明显；改性前后木材的化学成分结果表明,改性材酸不溶木素和综纤维素含量下降,苯醇抽提物和热水抽提物含量提高,说明改性剂能较好的浸渍到木材内部;改性材动态热机械性能得到改善,同时核磁等仪器分析表明,通过向MU中引入三氮杂苯环封闭了MU中的亲水基团,降低反应体系中的亚甲基醚键,从而提高改性剂体系的耐热和耐水性,优化的MFU改性剂,使改性材整体理化性质得到提高。(3)同传统CCA等防腐剂相比,MU毒性较小,改性剂在改善速生杨木物理力学性质的同时,对木材防腐性能和阻燃性能有一定的改善,改性材质量损失率下降到6.16-29.23%,木材耐腐等级提高,氧指数最大提高到44%,改性材具有一定的阻燃性；色差数据显示,改性材L值下降到64.52-78.05,a和b指数增加,木材材色变暗,纹理变清晰。(4)针对椿木材质较密实,尺寸稳定性和干燥后易开裂的缺陷,使用分子量较小并且渗透性较好的DMDHEU进行浸渍干燥一体化处理,并对部分配方进行表面热压密实化,结果表明改性材主要力学强度改善效果明显,72h吸水性后,纯DMDHEU改性材吸水率下降到70.57%,表面热压材下降到66.24%；TG结果显示未处理材、改性材和热压密实化得最终剩炭率8.25%、21.49%和19.03%,椿木热稳定性能得到提高；XPS等仪器分析结果表明DMDHEU分子结构中的氮羟甲基能够与木材中的羟基发生共价键的化学交联反应使木材形变恢复能力增强,同时改性剂在浸渍到木材内部时,可以发生自身缩合作用形成三维网状结构,改性剂在木材内部充当强度较高的填充物,高于MU和MFU改性剂,尤其对尺寸稳定性和力学：性质改善作用较为明显。(5)使用硅烷偶联剂改性的NCC复配MU改性剂对椿木改性结果表明,当改性NCC添加浓度为1.5%时,能够有效促进和MU复配的改性剂的热稳定性能和固化改性剂的强度,但当浓度达到2%以上时,改性NCC在改性剂中的分散效果较差,同MU改性材相比,NCC改性材在吸水性和力学强度都优于MU改性材,XRD、SEM和XPS等仪器分析表明,由于改性NCC比表面积较大,含有大量的羟基能与改性剂中的氨基发生交联反应,同时能与木材表面的羟基形成氢键,使复合改性剂MU性能得到优化。(6)MFU复合改性剂对速生杨木尺寸稳定性改善效果优于MU复合改性剂,DMDHEU对椿木尺寸稳定能改善效果较为明显,NCC能够促进MU复合改性剂的热稳定能和强度。三种功能性单体的成本DMDHEU>MFU>MU,根据不同生产要求选取最优改性剂达到产品需求。
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