杨木浸渍增强—热处理特性研究

【摘要】本研究从低分子量低粘度的脲醛树脂加压浸渍速生杨木工艺的研究入手,以I-69杨为研究对象,以浓度45%的脲醛树脂为浸渍强化物质,以浸渍压力和保压时间为因素,在进行单因素和正交试验后,得到最优的浸渍工艺参数,并在此工艺下浸渍处理杨木,对浸渍过的试材进行特性分析,然后在不同的温度(160℃、180℃、200℃和220℃C)和时间(0.5h、1h、2h和4h)条件下对素材和浸渍材进行高温热处理。再对素材、浸渍材、热处理材和浸渍-热处理材的各项物理性能、力学性能进行检测,最后采用现代分析测试仪器,分析木材结晶度、化学基团的变化,探索木材内部结构的微观变化与木材材性的关系。结果表明：1、采用低分子量脲醛树脂真空加压浸渍处理厚度为25mm杨木的最优工艺为浸渍压力1.OMPa、浸渍时间2h,按照此工艺处理的杨木,其增重率和断面密度分别能达到36.4%、0.5g/cm3；扫描电子集显微镜观察表明,脲醛树脂浸渍液主要渗透到木材的细胞腔和细胞间隙中,未见于细胞壁中；荧光显微镜观察表明,脲醛树脂能较均匀地在木材内分布,显色部分面积占总面积的62.3%。2、热处理可以使杨木素材、浸渍材的颜色均匀加深,且浸渍材的颜色较素材偏暖,热处理温度对试材颜色的影响大于热处理时间,热处理对杨木的红绿指数影响最显著,对明度影响次之,对黄蓝指数影响最小。3、热处理可以显著降低杨木素材、浸渍材的平衡含水率、吸水率、径向膨胀率、弦向膨胀率和体积膨胀率,且浸渍材的较同条件下的素材更低,热处理温度对它们的影响大于热处理时间。4、热处理会降低杨木素材、浸渍材的表面润湿性,增大他们的接触角,分别从49.1°、48.1°最大增加到120.7°、106.55°。5、热处理会使素材和浸渍材的抗弯强度和弹性模量降低,但浸渍材的下降幅度较素材更小；浸渍后,杨木的抗弯强度和弹性模量分别由68MPa、7025MPa提高到92MPa、8292MPa,提高幅度为35.29%、15.28%；热处理后,杨木素材和浸渍材的抗弯强度和弹性模量最低降到20.84MPa、48.37MPa和4085MPa、6383MPa、下降幅度为69.35%、47.42%和41.85%、23.02%；浸渍后,杨木的耐磨性有提高,但幅度不大；热处理后,杨木的耐磨性整体呈下降趋势,特别是在200℃后,下降非常明显；浸渍材与素材的耐磨性在同条件下相差不大。6、FTIR图谱表明,脲醛树脂除了填充于杨木细胞腔和细胞间隙之间外,还与木材的基本构成物质纤维素、半纤维素和木质素的某些基团发生了化学反应；XRD表明,与素材相比,浸渍材的相对结晶度比处理前略有增加,说明真空加压浸渍脲醛树脂小幅度地改善了微纤丝排列的规整性和有序性。
【作者】侯瑞光；
【导师】刘元；李贤军；
【作者基本信息】中南林业科技大学，林业工程，2014，硕士
【关键词】杨木；浸渍；物理性能；化学性能；

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