杉木-納米SiO2復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、杉木(Cunninghamialanceolata)是我國南方重要的人工林樹種之一，占有很高比例，其具有生長速度快、加工性能好、樹干通直等優(yōu)點(diǎn)，但也存在許多不可避免缺陷，如材質(zhì)輕軟、耐沖擊性能低、強(qiáng)度低、耐磨性能差等，這些極大的影響了杉木的使用范圍和所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，因此需要通過改性的方法來提高杉木的性能，改善因其速生而帶來的缺陷。
　　 利用無機(jī)納米粒子對杉木進(jìn)行改性可以克服杉木的固有缺陷，提高各方面的性能，甚至可以獲得一些獨(dú)

2、特的性能，這是因?yàn)闊o機(jī)納米粒子具有其塊體材料所不具有的獨(dú)特性能，如:表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等。一些專家學(xué)者已進(jìn)行了無機(jī)納米粒子與木材復(fù)合的研究，取得了一定的進(jìn)展和成果。
　　 基于此，本文以杉木木材為研究對象，采用納米SiO2粒子為杉木木材改性劑，以直接浸漬注入的方法與杉木木材復(fù)合，研究了納米SiO2粒子的改性分散、納米SiO2粒子與杉木復(fù)合的過程和工藝參數(shù);綜合采用激光粒度分析、傅立葉紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡

3、(SEM)、X射線衍射(XRD)等手段對改性納米SiO2粒子及與其復(fù)合后的杉木進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能分析，為今后進(jìn)一步研究木材/無機(jī)納米粒子復(fù)合材料提供基礎(chǔ)。
　　 在本實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)主要結(jié)論有如下幾點(diǎn):
　　 (1)采用無水乙醇和去離子水按一定比例作為改性溶劑，硅烷偶聯(lián)劑KH570作為改性劑，對納米SiO2粒子進(jìn)行改性，結(jié)果顯示:當(dāng)改性溫度為70℃，分散濃度為3％，改性劑添加量為20％，溶液pH為4-5，前超聲分散時間

4、1h，攪拌90min，后超聲分散30min，其分散的效果最好，懸浮液穩(wěn)定時間可達(dá)48h;
　　 (2)通過親油化度值測定和激光粒度檢測分析可知采用上述方法改性分散后的納米SiO2粒子平均粒徑最小，通過紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)少量KH570已經(jīng)接枝在納米SiO2粒子的表面，通過掃描電鏡觀察可以看出，改性后的納米SiO2粒子團(tuán)聚體粒徑很小，最小為70nm左右，而未改性的粒子，則存在大量的團(tuán)聚塊;
　　 (3)采用雙真空法，將分散好的

5、懸浮液直接浸漬杉木，制得的杉木/納米SiO2復(fù)合材料，對其增重量、增重率、耐磨性能以及表面硬度進(jìn)行檢測分析，結(jié)果表明:當(dāng)浸漬次數(shù)為2次，真空度為0.09MPa，保真空時間為100min，杉木含水率為10％時，復(fù)合改性效果最好，增重率達(dá)5.38％，耐磨性能提高達(dá)20.25％，弦面硬度提高23.96％，徑面硬度提高19.61％;
　　 (4)通過傅立葉紅外光譜、X射線衍射以及掃面電鏡對杉木素材和復(fù)合后杉木試件檢測觀察分析可知，納米S