【摘 要】
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以生物质资源为原料,开发绿色环保、多功能的改性剂是解决木材改性剂污染环境和改性效果单一等问题,提高速生木材性能的有效方法。本文以天然树木分泌物松香为原料合成了改性松香、反应型及双官能度反应型松香树脂,对速生杨木进行改性,制备了改性材,并研究了改性材的物理性能、耐水性能及力学性能,探索改性机理。研究内容和结果如下:1)以改性松香作为木材改性剂,采用浸渍法研究了改性松香对速生杨木性能的影响。用红外光谱
【基金项目】
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国家十三五重点研发计划课题“林木次生代谢产物生物合成与转化机理”(2017YFD0600205);
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以生物质资源为原料,开发绿色环保、多功能的改性剂是解决木材改性剂污染环境和改性效果单一等问题,提高速生木材性能的有效方法。本文以天然树木分泌物松香为原料合成了改性松香、反应型及双官能度反应型松香树脂,对速生杨木进行改性,制备了改性材,并研究了改性材的物理性能、耐水性能及力学性能,探索改性机理。研究内容和结果如下:1)以改性松香作为木材改性剂,采用浸渍法研究了改性松香对速生杨木性能的影响。用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等方法对改性材进行结构表征;通过接触角测量仪、万能材料试验机等仪器研究了改性材的耐水性能和力学性能。结果表明:改性松香均渗入木材细胞,且未改变木材纤维结构。改性松香比未改性松香对速生杨木性能提升更高,丙烯酸松香(AAR)对速生杨木的性能提升最显著,AAR改性材的吸水率(W A)为79.7%;弯曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)分别增加了18.1%和27.5%。AA R由于具有较大的刚性结构及酸值,与木材组分间存在较强的氢键作用,对速生杨木性能提升最显著。2)以氢化松香(HR)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料,经环氧开环反应制备了反应型松香树脂(HRG),用FT-IR、凝胶色谱(GPC)对HRG进行结构表征,以甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)作为对照化合物。采用不同浓度HRG溶液浸渍改性速生杨木,通过接触角测量仪和万能材料试验机对加热固化后改性材的物理力学性能进行研究。结果表明:HRG固化物填充在木材细胞内且随着HRG浓度的增加,改性材耐水性及力学性能明显增强。30%HRG改性材WA为94.7%,与空白对照I木材的MOR和MOE相比分别提高了33.0%和36.3%;30%甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)改性材WA为111.1%,MOR和MOE分别增加了13.0%和13.8%。HRG由于三环二萜刚性结构的强疏水作用及HRG羟基与木材组分间存在氢键作用,HRG对速生杨木物理力学性能的提升效果比IBOMA的改性效果显著。3)以HR和马来酸酐为主要原料,经环氧开环、酯化等方法制备了双官能度反应型松香树脂REMG,以HR和丁二酸酐为主要原料制备单官能度反应型松香树脂RESG作为对照,用FT-IR、GPC对REMG和RESG进行结构表征。采用真空浸渍、加热固化的方法制备速生杨木改性材,通过接触角测量仪和万能材料试验机对加热固化后改性材的物理力学性能进行研究。结果表明:REMG固化物填充在木材细胞内。30%REMG改性材和30%RESG改性材的WA分别为87.3%和92.5%;与空白对照木材相比,30%REMG改性材的MOR和MOE分别提高了34.3%和37.9%,30%RESG改性材的MOR和MOE分别提高了6.3%和30.7%。REMG在木材内部双固化形成的高分子聚合物比RESG能够更为有效地提升速生杨木的物理力学性能。
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