重组竹是我国拥有自主知识产权的产品。它充分利用了我国竹材资源丰富的优点。该材料具有色泽美观、力学性能优异、材料再生及循环利用等方面的特点,越来越被大众所喜爱。材料的应用领域广泛,除了适用于室内地板、家具、户外墙板,该材料也可作为工程材料应用在桥梁建设、风力发电叶片等方面。因为竹材纤维本身的主要组成是由有机物质构成,其中包含各种高分子营养成分,例如淀粉、蛋白质等。这些成分的存在使竹材细胞携带羟基的数量多。由于游离羟基的存在,重组竹的吸湿性大、吸水厚度膨胀率高,最终转化为产品尺寸稳定性差,这极大的降低了材料的应用价值。本文针对重组竹耐水性能差的缺陷,选取硫酸铝和硅酸钠两种无机物质,通过溶胶-凝胶法获得重组竹复合材料改性用硅铝溶胶-凝胶。本文主要对重组竹制备工艺、硅铝无机物质在重组竹材料中的分布情况、无机添加剂与竹材纤维的界面结合情况和性能改性等方面进行系统研究。首先选用单因素试验的方法讨论重组竹用硅铝溶胶-凝胶的制备工艺。主要考察硅铝摩尔比和聚硅酸活化pH值两因素的影响。试验得到重组竹用硅铝溶胶-凝胶的最优制备工艺:硅铝摩尔比为11.5:1、聚硅酸活化pH值为6.0。此时,重组竹的水平剪切强度为15.1 MPa,静曲强度为120.7 MPa,弹性模量为13.8 GPa。使用响应面法优化热压工艺,得到硅铝无机组分改性设计厚度为18 mm的重组竹最优制备工艺参数:硅铝摩尔比为11.5:1、热压时间为1.33 min/mm、热压温度为165℃。在此条件下重组竹弹性模量为14.3 GPa,静曲强度为125 MPa,28 h循环水煮试验的吸水厚度膨胀率为1.53 ± 0.20%。对硅铝无机物改性重组竹材的复合机理进行系统的分析。选用SEM、XPS、FTIR及热分析等分析方法对重组竹材的微观结构、硅铝元素在重组竹材表面的分布情况、重组竹材官能团种类及板材的热稳定性进行探索。检测结果证实在硅铝溶胶-凝胶改性重组竹材中存在A1-0-C及Si-0-C键。硅氧键和铝氧键作用竹材,发生硅铝/重组竹有机无机杂化反应。化学键增强了硅铝无机物质与纤维的结合,提高了重组竹的力学性能。扫描电镜试验结果表明经过改性的重组竹材纤维表面存在膜结构,该结构在重组竹材表面形成较完整的三维网状形态,硅铝无机物质是不溶于水的成分,对竹材纤维产生包裹作用,隔绝了纤维对水的吸收,从而改善了重组竹的尺寸稳定性。热重分析结果显示改性后的重组竹材的热稳定性得到有效提高。材料的物理力学性能受外界环境影响小,使用寿命得到有效提高。硅铝溶胶-凝胶与竹材纤维存在三种结合方式,第一种是硅铝溶胶-凝胶包含数量较多的羟基,通过氢键与竹材纤维结合,第二种是硅铝溶胶-凝胶填充在竹材纤维细胞壁内外,对纤维形成“永久性”的物理包裹,第三种是竹材纤维与硅铝溶胶-凝胶发生化学反应,以A1-0-C及Si-O-C键的方式连接。无机改性剂与竹材纤维的界面连接作用显著,两者的相互作用强。