木材-SiO-,2-氣凝膠納米復(fù)合材的研究.pdf

1、納米技術(shù)及其在木材科學(xué)中的應(yīng)用是近期木材科學(xué)界所關(guān)注的高新技術(shù)之一,與此相關(guān)的木材/無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合材成為木材功能改良研究領(lǐng)域中活躍的主題.該文在總結(jié)有關(guān)納米復(fù)合材料和無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材方面的最新研究成果的基礎(chǔ)上,首次將氣凝膠概念引入到木材/無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合材的制備研究中.設(shè)計(jì)通過(guò)超臨界干燥技術(shù)結(jié)合溶膠-凝膠法制備新型木材/SiO<,2>氣凝膠復(fù)合材,從制備工藝學(xué)原理、SiO<,2>氣凝膠在木材中的分布與界面狀態(tài)、性能評(píng)價(jià)以及木材與SiO<,2>氣凝膠

2、復(fù)合的機(jī)理等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究.以正硅酸乙酯、乙醇和水為原料,以HCI/HF為復(fù)合催化劑,通過(guò)對(duì)溶膠-凝膠反應(yīng)體系各種成分的調(diào)配和條件控制制備了SiO<,2>溶膠體系,確定了SiO<,2>溶膠空細(xì)胞法浸漬處理木材工藝和超臨界CO<,2>干燥工藝條件,所制備的木材/SiO<,2>氣凝膠復(fù)合材中的SiO<,2>氣凝膠是由直徑約13-300nm的SiO<,2>顆粒構(gòu)成的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和低密度.對(duì)木材/SiO<,2>氣凝膠復(fù)合材

3、物理力學(xué)等性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明,紫椴/SiO<,2>氣凝膠復(fù)合材除硬度外,復(fù)合木材的順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量有一定程度的下降,而西南榿木/SiO<,2>氣凝膠復(fù)合材各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)均有較大幅度的提高.兩種木材/SiO<,2>氣凝膠復(fù)合材吸濕性改善明顯,因而使復(fù)合材具有良好的尺寸穩(wěn)定性,并且均具有較好的阻燃效果.綜合運(yùn)用應(yīng)用XRD、TEM、SEM-EDAX、FTI R、XPS以及熱分析DMA/DSC/TG等現(xiàn)代波譜分析技術(shù)系統(tǒng)地研究了

4、木材與SiO<,2>氣凝膠復(fù)合的機(jī)理.結(jié)果表明,SiO<,2>氣凝膠與木材有良好的結(jié)合并保持木材的空隙結(jié)構(gòu),木材與SiO<,2>木材與SiO<,2>氣凝膠之間有三種結(jié)合方式,一是SiO<,2>氣凝膠與木材纖維素上的羥基以氫鍵結(jié)合,二XPS中C1s譜峰較素材有很大的變化,C<,3>和C<,4>的消失.C<,2>含量增加,說(shuō)明木材細(xì)胞壁中半纖維素和木質(zhì)素的羰基參與了TEOS的縮合反應(yīng),SiO<,2>氣凝膠與木材之間確實(shí)存在共價(jià)鍵連接,使木材