吕宁[1]2004年在《溶胶-凝胶法制备木材/无机复合材料》文中研究说明本文通过溶胶—凝胶法(Sol-Gel)可以使木材与二氧化硅等无机物在分子水平上的复合，复合后能够综合木材与二氧化硅或其它无机物的性能，提高木材的尺寸稳定性、阻燃性等性能。 经过本研究得出以下几点结论： 1．木材／SiO_2复合材料增重(WPG)随着试材的含水量的增加而增加。但溶胶中分别加入硼酸、磷酸二氢胺或者同时加入两者制备的木材／无机复合材料的WPG和试材的含水率没有显着关系。 2 木材／SiO_2复合材料比未处理材的吸水率大幅度降低。试样先经过抽提处理后再进行复合过程则得到的复合材料的WPG要多。 3．木材／SiO_2复合材料比未处理材的尺寸稳定性有了较大提高。溶胶中加入硼酸后制备的复合材料其抗吸湿性有了较大的提高，但尺寸稳定性没有显着的提高。 4．通过氧指数实验发现，在溶胶的过程中分别加入硼酸和磷酸二氢胺，制得的复合材料都具有较高的阻燃性。其中将两者按一定比例混合的情况获得的阻燃效果最好。 5．我们从制备的几种木材无机复合材料的扫描电镜照片中发现，凝胶大量存在与木材的细胞壁上以及木射线和纹孔中，管胞也有很少量分布，而其它无机物质如硼酸和磷酸二氢胺则大量填充于木材的管胞中。这一点说明在溶胶在木材中的渗透主要通道是(1) 纵向通过管胞渗透 (2) 横向主要通过木射线和纹孔向相邻管胞渗透。
邱坚[2]2004年在《木材/SiO_2气凝胶纳米复合材的研究》文中研究指明纳米技术及其在木材科学中的应用是近期木材科学界所关注的高新技术之一，与此相关的木材／无机质复合材成为木材功能改良研究领域中活跃的主题。本文在总结有关纳米复合材料和无机质复合木材方面的最新研究成果的基础上，首次将气凝胶概念引入到木材／无机质复合材的制备研究中。设计通过超临界干燥技术结合溶胶-凝胶法制备新型木材／SiO_2气凝胶复合材，从制备工艺学原理、SiO_2气凝胶在木材中的分布与界面状态、性能评价以及木材与SiO_2气凝胶复合的机理等方面进行了系统的研究。 以正硅酸乙酯、乙醇和水为原料，以HCI／HF为复合催化剂，通过对溶胶-凝胶反应体系各种成分的调配和条件控制制备了SiO_2溶胶体系，确定了SiO_2溶胶空细胞法浸渍处理木材工艺和超临界CO_2干燥工艺条件，所制备的木材／SiO_2气凝胶复合材中的SiO_2气凝胶是由直径约13-300 nm的SiO_2颗粒构成的连续网络结构，具有非晶态结构和低密度。对木材／SiO_2气凝胶复合材物理力学等性能评价结果表明，紫椴／SiO_2气凝胶复合材除硬度外，复合木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量有一定程度的下降，而西南桤木／SiO_2气凝胶复合材各项力学指标均有较大幅度的提高。两种木材／SiO_2气凝胶复合材吸湿性改善明显，因而使复合材具有良好的尺寸稳定性，并且均具有较好的阻燃效果。 综合运用应用XRD、TEM、SEM-EDAX、FTIR、XPS以及热分析DMA／DSC／TG等现代波谱分析技术系统地研究了木材与SiO_2气凝胶复合的机理。结果表明，SiO_2气凝胶与木材有良好的结合并保持木材的空隙结构，木材与SiO_2木材与SiO_2气凝胶之间有叁种结合方式，一是SiO_2气凝胶与木材纤维素上的羟基以氢键结合，二XPS中C1s谱峰较素材有很大的变化，C_3和C_4的消失。C_2含量增加，说明木材细胞壁中半纤维素和木质素的羰基参与了TEOS的缩合反应，SiO_2气凝胶与木材之间确实存在共价键连接，使木材与SiO_2气凝胶达到“分子水平”的复合，成为木材体系复合的一部分，叁是SiO_2气凝胶以物理填充的形式存在于木材细胞腔中。
陈志林[3]2003年在《陶瓷化复合木材复合方法与性能的基础性研究》文中研究指明陶瓷化复合木材是以木材为基体，无机非金属物质为增强体，通过适当的复合工艺而得到的一种新型复合材料。以复合材料理论和技术方法来研究陶瓷化复合木材，赋予木材和陶瓷这两种传统材料以新的内涵，具有明确的科学目的和意义，即：改进和提高人工林木材物理力学性能、耐腐性、阻燃性和尺寸稳定性：借鉴材料研究理论和技术，利用边缘学科、交叉学科研究的优势来开展创新研究，为开发新的木质材料制造技术提供科学依据和理论基础。本文以我国丰富的人工林I-69杨树(Populus deltoides)木材为原料，采用溶胶-凝胶的方法来制备陶瓷化复合木材。为了获得性能优良的材料，满足在家具用材、室内装饰用材和室外建筑用材等应用方面的要求，在制备方法上采用先制备溶胶，然后浸注木材的工艺技术，利用真空加压设备强化溶胶向木材的渗透和扩散，保证溶胶最大限度地进入木材内部，其目的是一方面在木材孔隙内形成凝胶，起到填充作用，另一方面为凝胶与木材细胞壁发生键合作用提供条件。研究结果表明：1． 凝胶对木材孔隙的填充是有效的。凝胶主要填充在导管和木纤维的细胞腔内，沿着细胞壁分布，凝胶紧密而充实，呈棒状、片装：在木材导管胞间层孔隙内凝胶呈串珠状，而细胞壁纹孔内的凝胶呈颗粒状。与利用细胞壁吸附水水解获得溶胶的研究方法相比，陶瓷化复合木材的平均增重率由36． 1％提高到81． 3％。2． 红外光谱研究表明，陶瓷化复合木材960cm-1处新增加了一个吸收峰，它是凝胶与木材细胞壁发生缩合反应形成了Si-O-C键引起的。比较X光电北京工业大学工学博士学位论文子能谱(xPs)，陶瓷化复合木材与凝胶的siZp的谱峰产生了化学位移，说明其化学环境发生了变化，从另一个方面证实了Si一0一C的存在。 3.溶胶进入木材后，所发生的核心反应是缩合反应，它一方面是自身的缩合反应，另一方面是溶胶与木材细胞壁上的轻基发生缩合反应，其结果是5102凝胶部分与纤维素发生键合，部分以物理填充方式存在于木材空隙内，从而实现将无机510:复合到木材组织内的目的，使材料性能得到优化或改善。与未处理杨树木材相比，陶瓷化复合木材顺纹抗压强度和径向抗压强度分别提高了60.4%和102.3%;弦向干缩率为未处理材的46.1%。 4.通过甲基叁乙氧基硅烷(MTES)与正硅酸乙醋(TEOS)共水解，在凝胶网络中引入一CH3，利用这种改性溶胶来制备陶瓷化复合木材，可以进一步改善材料的性能。一CH3可以降低凝胶网络内应力，改善凝胶的脆性，同时疏水基团一CH3还可以降低凝胶的吸水性，因而材料的尺寸稳定性、耐风化和耐腐朽性能都得到提高。试验表明陶瓷化复合木材在沸水煮沸1.5h，重量损失6.2%;在水中浸泡2h，吸水增重5.4%;在室温饱和蒸汽里处理12h，其吸湿性为无机质复合木材的40%，相当于对照木材的50%;增重率为80.5%的陶瓷化复合木材，其径向、弦向和体积干缩系数分别相当于对照杨木的50.4%、46.1%和49.6%。在室外风化27Od的陶瓷化复合木材重量损失率是3.4%，为对照杨木的49.3%，而顺纹抗压强度下降了20%;在土壤中自然腐朽27Od，重量减少8、9%，径向抗压强度下降了19.7%。陶瓷化复合木材有效减缓了木材热分解的温度，在750℃时重量保存率为76%，提高了陶瓷化复合木材的阻燃性能。 上述表明，本文在科学理论方面，提出了陶瓷化复合木材的复合结构模型，即凝胶既填充木材孔隙而且还与细胞壁发生键合作用。在工艺方法上，采用先制备溶胶，然后浸注木材的工艺方法具有原料利用率高、提高增重率的优点;采用甲基叁乙氧基硅烷和正硅酸乙醋共水解的方法，将甲基引入陶瓷化复合木摘要材的凝胶内部，所制备的材料具有尺寸稳定性好、具有耐风化和耐腐朽性，强度高的特点;首次利用X射线光电子能谱，发现了SiZp、015和Cls谱峰发生了明显的化学位移，证实了Si一0一C键合作用的存在。
贾贞[4]2012年在《纳米碳酸钙/速生杨木复合材料及制作建筑模板的研究》文中研究指明无机纳米材料技术的发展,为木材的功能性改良复合技术开辟了新的发展空间和新的机遇。采用无机纳米材料改良低质木材,在保留其良好的外观视觉和加工特性等固有性能的同时,赋予木材新的优异功能,如提高耐磨性、硬度、刚度等物理力学强度,可提高低质木材的利用率和应用领域。基于上述想法,本文提出将纳米材料粉末借助于高分子材料等载体通过真空加压浸注方法浸注到速生杨木中,发挥纳米材料的优异性能(借助于高分子材料的固化起作用),改善速生杨木的性能的研究思路和方法。本研究充分利用纳米材料碳酸钙优质性能——成本低、性能优、无毒无味,优质填料,补强剂作用和速生杨木材料来源的优势,研制开发以速生杨木为基体,以纳米碳酸钙为填料,借助酚醛树脂有机体制备新型的木材无机纳米复合材料,并尝试用此复合材料制作应用广泛的建筑模板。主要研究内容和结果如下：(1)以自制的水溶性热固性酚醛树脂胶黏剂(PF)为复合中间介质,利用氯化钙与碳酸铵溶液发生复分解反应,制得酚醛树脂(PF)-纳米碳酸钙(CaCO3)预聚体,通过真空加压浸渍到速生杨木中,制备纳米碳酸钙/速生杨木复合材。通过加入复分解反应时间实验,发现随着时间的延后,PF-CaCO3预聚体的稳定性逐渐增强,碳酸钙的颗粒随之变小经试验确定在酚醛树脂体系中较佳加入时间为160min后加入氯化钙和碳酸氨溶液。通过对PF-CaCO3预聚体进行透射电镜(TEM)和电子扫描电镜(SEM)观测、能谱(EDXA)分析、红外光谱(FTIR)分析、差示扫描量热/热失重(DSC/TG)分析等研究探索,可以得出加入3%CaCl2、4.5%(NH4)2CO3溶液占酚醛树脂总量的1%的试样胶体,浸渍单板的浸注效果明显,生成的碳酸钙为纳米级,立方形,热稳定性高。随着CaCl2溶液浓度的增加,纳米碳酸钙粉末径级随之增大并增多、析出并团聚,对PF-CaCO3预聚体浸注细胞腔有一定的抑制作用,进而会影响浸注单板的硬度、增重率等各方面性能。(2)采用复分解法(碳酸铵与氯化钙反应)经过添加改性剂可以制备出平均直径为50nm左右的立方形纳米碳酸钙,添加剂为十二烷基二甲基甜菜碱。通过实验发现甜菜碱在制备纳米碳酸钙过程于中反应初期可提高结晶速度,抑制晶体的异向生长,控制晶体生长的方向,于后期又可抑制生成物的形貌和粒径,对碳酸钙粉末表面进行修饰,从而改变碳酸钙的表面性质。制备纳米碳酸钙的优化工艺参数为：250ml、0.3mol/L的氯化钙溶液,加入2.5ml甜菜碱,经过搅拌,再加入同摩尔质量的碳酸铵溶液,再抽滤、水洗,最后干燥。(3)采用溶胶-凝胶法制备纳米碳酸钙／速生杨木复合材料。将(2)中制得的纳米碳酸钙和载体——自制的酚醛树脂胶黏剂溶合在一起真空加压浸注速生杨木单板。通过样品表征分析,发现随着甜菜碱添加量的增大,碳酸钙的粒径明显降低,进而增加了其在溶剂中的分散性,由此制得的材料热稳定性好,优于没有加入甜菜碱的复合材料。实验结果表明,加入2.5ml甜菜碱溶胶效果好,透明、均匀；在杨木单板体系中形成大量的凝胶,并与木材产生氢键结合,浸渍杨木单板效果明显,增重率达到148%、硬度等物理学性能最好。(4)采用扩散法制备碳酸钙/速生杨木无机复合材。优化工艺为添加CaCl2溶液质量百分比为5%,(NH4)2C03溶液质量百分比为7%,十二烷基二甲基甜菜碱的添加量为0.5%,通过真空加压浸渍制备。加工工艺简单,能够保留原木材的优异性能(环境学特性、视觉特性),添加量较少,所以生成的碳酸钙较少,进而杨木单板的增重率较低,浸注效果良好,具有疏水性,而邵氏硬度却较杨木素单板明显提高,说明无机质碳酸钙的空隙填充增加了杨木单板的硬度,实现了优化低质杨木木材的目的。(5)用以上(2)、(3)、(4)所述叁种复合材料制备方法进行了制备建筑模板的研究。根据GB/T17656-2010国家标准来检测制备得到的建筑模板的物理力学性能,叁种复合材料均达到并超过国家标准。优化工艺为：热压压力为3MPa,热压时间为12min,分段式热压进行,热压温度为140℃。PF-CaCO3预聚体浸渍杨木单板制备的建筑模板的静曲强度(106.39Mpa)、内结合强度(1.6Mpa)优于其他两种方法,扩散法复合建筑模板的弹性模量(10.34Gpa)、吸水厚度膨胀率(2.19%)相对较好。通过差示扫描量热/热失重(DSC/TG)分析,复合建筑模板热稳定性按优劣排序为PF-CaCO3预聚体法、扩散法,溶胶-凝胶法。综合比较,PF-CaCO3预聚体浸渍杨木单板制备的建筑模板在性能、加工工艺等方面优于其他两种方法。
周峰[5]2008年在《碳化硅多孔木材陶瓷的制备和性能探究》文中研究表明木材陶瓷作为一种新型环境材料,其优异的导电性、耐磨性、耐腐蚀性、高强度、低密度、多孔和电磁屏蔽性等特性,使得它在许多工业领域具有巨大的应用潜力。但是,当前在木材陶瓷研究领域存在的原料昂贵、结构各向异性等问题一直悬而未决,阻碍了木材陶瓷的发展和应用领域的拓展。本文在详细分析国内外木材陶瓷的研究现状后,针对目前木材陶瓷制备过程中存在原料和树脂浸渍木材的不均匀性及产品的各向异性等问题,提出了两种制备木材陶瓷的新方法。一种是以装修废弃物——木屑为原料,加入硅粉和环氧树脂,通过磁力搅拌来浸渍,进而烧结得到碳化硅木材陶瓷。另一种是先制备木材陶瓷,再浸渍预先制备的二氧化硅溶胶,烧结得到碳化硅木材陶瓷。用TGA分析木粉和环氧树脂的热分解行为,XRD和SEM分析两种制备方法得到的碳化硅木材陶瓷的物相和形貌,FT-IR分析了木粉原料和碳化硅木材陶瓷的化学结构,并用阿基米德法测定了显气孔率,分析了溶胶固体含量和粘度指标。结果表明:两种方法制备得到的碳化硅木材陶瓷,高温下都会产生石墨微晶,都遗传了木粉的原始管胞结构,具有均匀的拓扑微观结构;显气孔率与温度呈反比,与硅含量呈正比,溶胶的固体含量平均为23.6%,最佳粘度为20S,配制好的凝胶存放时间不超过72h;FT-IR分析表明高温烧结会脱除大量羟基,最终生成一种含有少量O和H等元素的碳/碳化硅复合材料。对第一种方法制备的碳化硅木材陶瓷分析了烧结温度、原料配比与抗弯强度和抗压强度的关系,分析了烧结温度、原料配比、升温速率、加载载荷和对磨速率对摩擦学性能的影响,进一步研究了磨损期各个阶段的磨损情况和磨痕。结果表明:要得到具有优异力学性能和摩擦学性能的碳化硅木材陶瓷,就需要控制烧结温度在1300℃以上,升温速率5℃/min～10℃/min,原料配比中Si含量不宜过高;磨损脱落的碳颗粒对木材陶瓷的孔洞有填充作用,随着磨损时间的延长碳颗粒细化并形成碳膜,碳膜可以有效的降低磨损量,碳化硅木材陶瓷最适合的应用磨损条件为高速低载荷,且4到5小时后就进入稳定磨损期,适合长时间使用。
李永峰[6]2012年在《木材—有机—无机杂化纳米复合材料研究》文中研究说明近年来,有机—无机杂化纳米复合材料因其组分的协同效应所赋予材料的优异性能(机械性能、耐久性、光电磁响应等功能或智能特性)而备受关注。本研究受该类材料启发,基于木材天然的双重复杂毛细管系统结构,提出利用有机体与无机体在木材的‘微/纳容器’内原位杂化复合制备新型木材—有机—无机杂化纳米复合材料,并通过控制有机体与无机体的均匀杂化和界面复合,协同优化赋予木材高强力学性能和优异耐久性的思路,以期克服传统有机聚合物改性木材的热稳定性差和无机(纳米)化合物难以有效改性木材力学性能的缺点,对木材尤其低质木材的高附加值利用具有积极的探索意义和研究价值。为此,本研究从分子结构角度首先设计合成了一种功能性单体,并构建功能性单体体系对木材实施性能改良,进而探明了单体体系的构建规律并优选确定了后续研究的通用有机单体；在此基础上,利用掺杂法、溶胶—凝胶法和两步复合法分别制备了系列的细胞腔型和腔壁复合型木材—有机—无机杂化纳米复合材料。通过对各种木质基杂化纳米复合材料的结构表征及性能测试,分析了有机体与无机体的杂化反应机理,以及它们在木材内的可能复合方式,并概括归纳评价了各类木质基杂化纳米复合材料的综合性能。主要研究内容和结论如下：1)①基于分子结构设计,利用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和聚乙二醇—400(PEG-400)合成了一种功能性单体,并使之与GMA联合制备木材—聚合物复合材料；通过对其进行结构表征(SEM和FTIR)与性能分析可知,具有立体交联结构的聚合物与木材组分接枝化学键合,使两相界面相互作用力得以增强,进而使其力学性能较木材素材显着提高。②在此基础上,扩展构建功能性单体组合类型制备四种木材—聚合物复合材料,并通过结构表征与性能分析验证了所有四种体系下的聚合物均与木材组分形成了良好的化学界面复合,力学性能也得到明显改善,进而归纳总结出制备优良综合性能的木材—聚合物复合材料所需的单体体系构建规律为：具有不饱和双键的环氧基单体和/或环酐类单体,与具有柔性醚链的双端烯基单体通过一定比例复配可构建理想的功能性单体体系。③基于上述构建规律,选配MAN(马来酸酐)、GMA和PEG200DMA(聚乙二醇—200—二甲基丙烯酸酯)构成目标单体体系,并依据该体系制备的基于单板贴面的木材—聚合物复合材料的表面胶合强度确定叁者的优化配比为GMA：PEG200DMA=20：1(摩尔比),MAN含量为6wt%(占GMA和PEG200DMA总质量的百分比)。④对进一步在此优化体系下制备的基于单板贴面和实木的两类木材—聚合物复合材料进行结构表征与性能分析可知,聚合物以无定形态均匀填充于木材细胞腔,并均与木材基质形成化学界面复合,明显改善了木材的力学性能,基本达到了东北优质树种木材的力学性能值,热稳定性、尺寸稳定性和防腐性能亦获明显改善,初步验证了功能性单体体系构建与优选的有效性及合理性。2)基于确定的优化功能性单体(体系),利用纳米二氧化硅(SiO2)、纳米层状粘土(Clay)和纳米多面低聚倍半硅氧烷(POSS)通过掺杂法分别制备了聚合物—无机杂化纳米复合材料和对应的木材—有机—无机杂化纳米复合材料,并对其进行结构表征、杂化机理分析及性能测试的结果表明,①纳米SiO2、Clay和POSS在功能性单体(体系)中的优化添加量分别为0.5wt%、0.1wt%和5wt%(占单体总质量的百分比),此时杂化聚合物的最大热解温度均较纯聚合物提高了10～12℃；纳米SiO2以<30nm的尺寸均匀分散在聚合物基体中,Clay以插层/剥离形式与聚合物杂化复合,POSS以<10nm尺寸与聚合物基体均匀杂化复合,无机体与有机体彼此通过化学键连接,形成的杂化聚合物相结构为无定形聚集态(纳米SiO2和Clay)和结晶与非结晶的两相复合聚集态结构(纳米POSS)。②基于0.5wt%纳米SiO2、0.1wt%纳米Clay和5wt%纳米POSS的优化掺加量制备了叁种木材—有机—无机杂化纳米复合材料,并对其进行结构表征与性能分析,结果表明,无机SiO2以一定的团簇体分散在细胞腔的聚合物基体中,分散相尺寸在几十纳米至几百纳米范围；纳米Clay与聚合物基体仍主要以插层复合形式存在于木材细胞腔中,但插层复合尚不够充分；纳米POSS以10nm左右尺寸与聚合物基体均匀杂化复合；它们的相结构均主要为无定形聚集态；木材、有机聚合物和纳米掺杂体叁相可能主要以化学键结合,界面复合良好；它们的力学性能(抗弯强度、抗压强度、冲击韧性和硬度)均超过木材—聚合物复合材料的对应值,达到甚至超过了东北优质树种木材的力学性能；其连续浸水228h后的抗胀率和防腐失重率与木材—聚合物复合材料大致相当,优于典型无机硼类防腐剂和有机IPBC (3-iodo-2-propynyl-butyl-carbamate)防腐剂处理木材的防腐性能；其最大热解温度分别较木材、木材—聚合物复合材料对应提高21℃、6℃(纳米Si02)和25℃、10℃(纳米Clay),及较木材素材提高约20℃(POSS),一定程度上表明其具有较高的热稳定性。3)对基于溶胶—凝胶法的聚合物—无机杂化纳米复合材料和细胞腔型木材—有机—无机杂化纳米复合材料进行系统研究表明,①KH570的优化含量为20wt%(占单体总质量的百分比),此时杂化聚合物的最大热解温度较纯聚合物提高了43℃；木材—有机—无机杂化纳米复合材料的外延初始热解温度(330℃)和最大热解温度(418℃)较木材素材显着提高了55℃和53℃,且较基于掺杂法的木材—有机—无机杂化纳米复合材料对应提高了40℃、32℃(Si02)和40℃、28℃(Clay),呈优良的热稳定性。②无机体在木材细胞腔中以纳米(<50nm)甚至分子水平通过Si—O键与有机体均匀杂化,形成的杂化聚合物以无定形聚集态填充在细胞腔中,并与木材组分化学键连接。③木质基杂化纳米复合材料的抗弯强度、抗压强度和硬度较木材素材分别提高了83%、156%和208%；其中,抗压强度和硬度甚至高于掺杂法改性木材的对应力学性能；而其冲击韧性与木材素材大致相当,未得到积极改善。其浸水228h的抗胀率达47%,防腐失重率较木材素材提高了96%～97%,呈良好的尺寸稳定性和防腐性能。4)利用木材天然的双重毛细管系统结构,通过溶胶—凝胶法制得细胞壁型木材—SiO2纳米复合材料,并进一步基于优化功能性单体体系在细胞腔内原位聚合制得腔壁复合型木材—有机—无机杂化纳米复合材料。对其进行结构表征与性能分析的结果表明,①TEOS在酸/碱两种不同催化条件下,均通过水解—缩聚反应在细胞壁中较均匀地生成纳米Si02,并以无定形态与木材组分化学键合；含水率越高,细胞壁中的SiO2生成量越大。②基于KH570和KH550作偶联剂的两类细胞壁型木材—无机SiO2纳米复合材料的最大热解温度分别较木材素材提高了15℃和27℃；不同含水率下两类改性木材的水接触角分别达105°～132°(KH570)和113°～143°(KH550)；耐磨性和防腐性能均较木材素材显着提高,且随SiO2生成量的升高而增大；其耐候性有所改善,但力学性能无明显提高。③细胞腔中的聚合物以无定形态通过硅烷偶联剂(KH50和KH570)与细胞壁型木材—SiO2纳米复合材料实现化学键接枝。④两类腔壁复合型木材—有机—无机杂化纳米复合材料的最大热解温度分别为390℃(KH570)和396℃(KH550),较木材素材分别提高了25℃和31℃,且优于掺杂法改性木材的热稳定性；它们的抗弯强度、抗压强度、硬度和冲击韧性均较木材素材显着提高,达到甚至超过东北优质树种木材的对应力学性能值;浸水228h的抗胀率分别高达65%(KH570)和70%(KH550)；耐磨性较木材素材分别提高了85.5%(KH570)和87.8%(KH550),且显着高于木材—聚合物复合材料；防腐性能高于其他各种木质基杂化纳米复合材料和防腐剂处理木材。
符韵林[7]2006年在《二氧化硅/木材复合材料的微细构造与物性》文中认为为了弄清二氧化硅／木材复合材料的微细构造与物性，通过SEM、EDXA及XRD方法分析其微细构造，通过介电松弛、粘弹性、应力松弛、吸湿性、耐热性及表面硬度分析其物性，并从介电松弛、粘弹性等分析二氧化硅／木材复合材料的分子运动规律，从其分子运动方面揭示二氧化硅与木材之间的结合情况。同时，分析微细构造与物性的关系，即二氧化硅的存在空间位置、二氧化硅与木材的结合方式对二氧化硅／木材复合材料物性产生的影响。主要研究结论如下： 1) 二氧化硅／木材复合材料的增重率随着预处理材含水率的增加而增大，直接溶胶-凝胶法制备的二氧化硅／木材复合材料的增重率大于加硅烷偶联剂法制备的。细胞壁膨胀率随着增重率的增加而增大，并且有两个明显不同的增大过程。 2) 二氧化硅／木材复合材料的横切面、弦切面、径切面SEM分析表明，各个切面上均看到了固体物质——二氧化硅。EDXA分析表明：未处理材硅元素很少，只有0.10％(摩尔百分数，下同)，呈星散状分布于细胞壁中。预处理材含水率在纤维饱和点以下，二氧化硅生成于细胞壁中，预处理材含水率在纤维饱和点以上，二氧化硅生成于细胞腔、细胞壁中。 3) 二氧化硅／木材复合材料的XRD衍射峰位置不变，经Rietveld分析表明，晶格常数不变，但是，随着增重率的增加，衍射峰强度减小，结晶度减小。经Scherrer公式计算表明，二氧化硅／木材复合材料结晶区的宽度及长度均不变。构筑了二氧化硅进入木材细胞壁的超微构造图，介入Matrix区域。 4) 二氧化硅／木材复合材料的介电松弛过程中的松弛强度、松弛时间分布谱发生了变化，随着增重率的增加，直接溶胶-凝胶法制备的介电松弛强度呈先减小后增加的趋势，松弛时间分布峰先变低、变宽，随后变高变窄的趋势；加硅烷偶联剂法制备的介电松弛强度减小，松弛时间分布峰呈变低、变宽的趋势，而增重率为89.27％的介电松弛强度增加，其值为1.09，松弛时间分布峰变高、变窄。 5) 二氧化硅／木材复合材料的介电松弛过程中的表观活化能随着增重率的增加而增大。随着增重率的增加，介电松弛过程中的热力学量活化焓△H增大，活化熵△S增大，而活化自由能△G略减小。根据表观活化焓求得介电松弛过程中需要切断的氢键结合数量，构筑了二氧化硅／木材复合材料介电松弛回转取向运动模型，随着增重率的增加，需要切断的氢键数量增加。
吕宁, 赵广杰[8]2004年在《溶胶-凝胶法制备木材/无机复合材料研究现状及进展》文中研究表明本文简要介绍了溶胶 凝胶法的基本原理、生产工艺以及国内外应用溶胶 凝胶法制备木材/无机复合材料的研究现状,并指出了溶胶 凝胶法在木质复合材料制备上现存的问题。
曹静[9]2015年在《古建筑木构件原位防腐与加固研究》文中提出古代建筑作为一种不可再生的文化遗产,是认知历史、传承文明的有效载体。我国古代建筑以其独特的结构和形式着称,古代建筑构架大多数为木质构件。木材,作为植物性原料,具有明显的生物特性。木结构古建筑历经几百年甚至上千年后,由于受所处环境的生物、物理和化学等外部因子的影响,在合适的温、湿度条件下,微生物容易迅速繁殖,使木材发生腐朽或虫蛀,从而引起物理力学性能衰减,最终导致古建筑木结构的残损和物理力学性能降低,最终造成木结构的损毁。如何改善古建筑木构件的这种危机的状态,在不破坏木构件木质特性的同时延长它们的保存寿命,成为当前文物保护工作者面临的一大难题。因为古建筑木构件木材材性的变化与木结构古建筑的寿命息息相关,是影响木结构强度的内在因素。引起古建筑木构件木材材性的变化的原因主要包括：自然老化,环境中灰尘、酸性有害物质以及污染物的覆盖侵蚀；生物和微生物破坏。而其中,生物和微生物对古建筑木构件材质的破坏最为严重。因此,要实现对古建筑木构件的原位防腐加固的保护就必须对古建筑木材材质进行改性,必须针对生物和微生物对木材材质破坏的原因进行古建筑木构件的防腐与加固研究。随着材料科学和木材保护科学技术的发展,人们发现在保持木材原有纹理质朴自然等木性的前提下,通过一系列的物理和化学处理方法,使得改性后的古建筑木构件材质能够克服木材干缩湿胀、尺寸稳定性差、各向异性、易燃、防腐防虫性能差和易变色的缺点,就延长古建筑木构件的寿命,从而实现对珍贵的现存古建筑木构件的长久修复保护。本论文研究内容主要是通过对古建筑木构件木材材性的化学改性处理实现对古建筑木构件木材材性的防腐与加固保护,通过原位合成无机质复合木材,将无机物质作为增强体,通过一定的方法原位分散到木材基体中去,从而获得的一种木材／无机复合材的化学改性方法。由于溶胶-凝胶法可以使有机硅的化合物水解获得溶胶,能够在不破坏木材结构的情况下进入木材的内部,并与木材活性基体进行交联作用,实现与木材基质的复合。于是,本论文研究课题采用溶胶-凝胶法,以古建筑木构件木材材质作为研究对象；以古建筑木构件木材基质的微观结构作为反应器；依据生物矿化原理,采用前驱体正硅酸乙酯(TEOS)渗透或浸渍木构件木材基质,利用溶胶-凝胶法原位合成掺杂有防腐试剂的木材／二氧化硅复合材来对古建筑木构件木材材质进行改性,原位合成了百菌清-DDAC/氟化木材／二氧化硅复合材。此外,通过研究反应过程中,木材、水性氟、防腐试剂、TEOS反应的活性位点以及相互作用机制推测了原位合成百菌清-DDAC／氟化木材／二氧化硅复合材的反应机理,构建了复合材的理论模型。第1章综述了二氧化硅／木材复合材料的国内外研究概况,阐述了制备二氧化硅／木材复合材料的溶胶一凝胶法的反应机理及影响因素；第2章至第4章主要介绍了原位合成百菌清-DDAC/氟化木材／二氧化硅复合材的工艺过程,并对复合材的性能及微观形貌等进行了表征。采用红外光谱和XPS的分析手段对复合材的原位合成机理进行了讨论。第5章和第6章是古建筑构件原位防腐加固工程应用案例,分别介绍了西安唐皇城墙含光门博物馆馆藏古建筑木构件修复保护研究案例和明安定门城楼古建筑木构件修复保护研究案例。从工程应用的修复效果可以看出通过对古建筑木构件的化学改性处理实现了对古建筑木构件的材性的改善,使其防腐抗菌、耐候性、抗流失性、木材的增重率、密度、强度都得到显着提高。
高翔[10]2008年在《成型活性炭用有机—无机复合胶粘剂的研究及应用》文中研究指明相对于传统的粉末状活性炭,成型活性炭具有较高的堆密度、强度和单位体积比表面积,便于储藏运输,因此成为今后开发和应用的主要方向。由于活性炭材料发达的细孔结构和特异的表面特性使它对各种有害物质具有极强的吸附性能,经常和其它的环保材料复合在一起制作成型复合活性炭,用于污水净化和有害气体吸附等环保领域,具有比各组分单独使用时所不具备的优点。综合考察了制备成型活性炭的各种方法,确定用胶粘剂将炭质前驱体粘接成型的方法工艺简单,不需要进行高温炭化和活化处理,制得的成型活性炭强度高,比表面积和孔隙率也都达到了很高的水平,所以该方法受到了广泛的关注。但是目前用于成型活性炭的各种胶粘剂中,无论有机胶粘剂还是无机胶粘剂都有各自无法克服的缺点,使它们在成型活性炭的应用上存在着很多的限制。本课题试图用溶胶-凝胶法制备一种有机-无机复合的胶粘剂,将有机胶粘剂和一定的无机助剂进行复合,这样所制得的胶粘剂综合了有机物和无机物各自的优点,既具有有机胶粘剂优越的粘接性能、与活性炭粉体优良的亲合性,又具有无机物不燃烧、耐高温、稳定性好的优点。并且通过向有机胶粘剂基体中引入无机助剂,又极大的提高了胶粘剂的耐水性和改善了多孔性。研究了不同的反应物体系的配料比例对合成的胶粘剂的耐水性、微观形貌和孔径尺寸的影响,并对其合成机理进行了初步探讨。同时从实际应用出发,将该有机-无机复合胶粘剂用于一种复合活性炭的粘接成型,研究了不同胶/炭的质量比对成型活性炭的比表面积、孔容、孔径以及微观结构的影响。将制备的成型复合活性炭用于污水处理,考察了其对水中有毒重金属离子Cr_2O_7~(2-)的处理效果。
参考文献：
[1]. 溶胶-凝胶法制备木材/无机复合材料[D]. 吕宁. 北京林业大学. 2004
[2]. 木材/SiO_2气凝胶纳米复合材的研究[D]. 邱坚. 东北林业大学. 2004
[3]. 陶瓷化复合木材复合方法与性能的基础性研究[D]. 陈志林. 北京工业大学. 2003
[4]. 纳米碳酸钙/速生杨木复合材料及制作建筑模板的研究[D]. 贾贞. 东北林业大学. 2012
[5]. 碳化硅多孔木材陶瓷的制备和性能探究[D]. 周峰. 江苏大学. 2008
[6]. 木材—有机—无机杂化纳米复合材料研究[D]. 李永峰. 东北林业大学. 2012
[7]. 二氧化硅/木材复合材料的微细构造与物性[D]. 符韵林. 北京林业大学. 2006
[8]. 溶胶-凝胶法制备木材/无机复合材料研究现状及进展[J]. 吕宁, 赵广杰. 木材工业. 2004
[9]. 古建筑木构件原位防腐与加固研究[D]. 曹静. 陕西师范大学. 2015
[10]. 成型活性炭用有机—无机复合胶粘剂的研究及应用[D]. 高翔. 上海交通大学. 2008
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