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棕榈藤材是一种仅次于木材和竹材的重要非木材生物质材料,具有较高的商业价值。如今,森林保护和生态文明变得日益重要,棕榈藤材在工业生产中的地位也变得更加明显。由于实施了藤原料出口的限制条例,中国企业的商业用藤原材料日益短缺,面临着巨大压力。同时藤材在商业使用过程中常常会出现力学性能不足等现象。因此,加强对非商用藤材的基础及性能研究,通过各种手段提高棕榈的各项物理力学性能,已经成为科研工作者以及藤加工企业亟待解决的问题。 由于国内外暂时没有棕榈藤材材性测定的统一标准,本文参考木材、竹材以及其他学者对棕榈藤材材性测定的方法。本文主要研究了粉藤材基本解剖构造以及物理力学等性质,并以高分子量酚醛树腊、低分子量酚醛树脂和纳米二氧化硅溶液为改性剂,采用真空浸渍方法对粉藤材进行材性增强研究。采用正交试验对改性材物理力学性质进行综合评价,同时以傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)为手段,观察改性前后藤材微观构造变化,探讨其材性增强机理。为藤材基本材性研究、增强改性处理以及纳米材在藤材改性方面的利用提供基础数据,为棕榈藤材在今后优化研究中提供更多先进方法。 本论文主要结论如下: (1)粉藤材是一种梯度材料,藤芯、藤皮的性质差异大。维管束在藤皮处排列紧密,在藤芯处排列稀疏,只含有一个韧皮部和一个后生木质部导管。从藤皮到藤心的径向变化上,纤维比量和导管比量呈逐渐减小的趋势、筛管比量呈逐渐增大的趋势、薄壁细胞变化不大;纤维的宽度和双壁厚呈逐渐增大的趋势、纤维长度变化不大,藤皮处和藤芯处纤维较长;导管密度呈逐渐减小的趋势、导管长度和直径呈逐渐增大的趋势。 (2)通过对粉藤材的改性处理后,藤材基本物理力学性质均有所改善。其中低分子量酚醛树脂浸渍材效果最佳,纳米二氧化硅浸渍改性材虽然在物理力学性质方面没有酚醛树脂浸渍材明显,但是其不可比拟的优点在工业及日常利用上具有重要意义。通过正交试验分析,确定粉藤的最佳改性工艺为浸渍材料为小分子量酚醛树脂,浸渍量为55%,固化温度是140℃,固化时间是1h。 (3)通过傅立叶红外光谱以及扫面电镜对粉藤素材、酚醛树脂改性材、纳米SiO2改性材检测分析可知,酚醛树脂主要存在于薄壁细胞、后生木质部导管及韧皮部筛管中。由于高分子量酚醛树脂粘度较大,酚醛树脂固化后主要层积在导管、纤维等细胞壁表面而低分子量酚醛树脂能够进入到藤材的细胞壁中的非结晶区。纳米SiO2粒子在粉藤细胞壁、细胞腔以及空隙中内均有分布,且主要通过物理吸附在其中。酚醛树脂和纳米SiO2在粉藤内部与粉藤基团也发生了一些化学结合。