【摘要】：為提高速生楊木尺寸穩(wěn)定性、疏水性及力學(xué)性能,拓展其使用范圍,本研究首先以乙二醛為基本改性體、乙二醇為改性劑,在過硫酸銨[(NH4)2S2O8]的催化作用下對速生楊木進(jìn)行改性處理,以尺寸穩(wěn)定性、吸水率、流失率等為評價指標(biāo),優(yōu)化了改性工藝,探討了催化及改性機(jī)理:為改善乙二醛改性木材力學(xué)強(qiáng)度下降和疏水性較差等問題,以尿素、三聚氰胺、烷基烯酮二聚體(AKD)為共縮聚單體/復(fù)合改性劑,對楊木進(jìn)行了改性處理,采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)、熱重分析儀(TG)、熱機(jī)械力學(xué)分析儀(DMA)及核磁(13C-NMR)等對改性楊木結(jié)構(gòu)、性能及增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行解析;為進(jìn)一步解明乙二醛及AKD改性木材的機(jī)理,以微纖化纖維素(MFC)為研究對象,采用13C-NMR和FT-IR分析,研究了改性前后MFC官能團(tuán)變化,探討了改性機(jī)理。論文主要研究結(jié)果如下:(1)(NH4)2S2O8 為乙二醛改性速生楊木的有效催化劑,改性后楊木尺寸穩(wěn)定性明顯提高,且乙二醇的引入能進(jìn)一步增強(qiáng)改性效果。當(dāng)乙二醛濃度為20%,固化溫度為120℃,乙二醇/乙二醛摩爾比為1/2,(NH4)2S2O8用量2%時,改性楊木ASE達(dá)72.5%,24-h吸水率為38.7%。(NH4)2S2O8的高催化活性主要來源于NH4+離子對乙二醛的質(zhì)子化,并誘導(dǎo)其自縮聚反應(yīng),而S2O82-的強(qiáng)氧化作用對催化效果有促進(jìn)作用。尺寸穩(wěn)定性的提高主要來自乙二醛與木材的交聯(lián)以及乙二醛/乙二醇樹脂對細(xì)胞壁的充脹作用。(2)尿素-乙二醛(UG)樹脂能明顯改善單獨乙二醛改性木材的脆性,添加納米二氧化硅可進(jìn)一步提高木材的力學(xué)性能。相對于乙二醛改性木材,UG樹脂改性木材抗彎強(qiáng)度(MOR)提高了 33.5%,抗彎彈性模量(MOE)提高10%。力學(xué)強(qiáng)度的改善主要是因為尿素的引入增加了乙二醛與木材之間的交聯(lián)鏈長,減緩了改性木材的脆性。相比于UG樹脂改性木材,添加0.5%二氧化硅后,改性木材力學(xué)性能進(jìn)一步提高,MOR、MOE、CS和硬度分別增加了 25.3%,19.6%,18.6%和8.6%�？赡軝C(jī)理是納米二氧化硅能夠分散和傳遞應(yīng)力,減少應(yīng)力集中,進(jìn)而提高改性木材力學(xué)性能。(3)三聚氰胺-乙二醛(MG)樹脂不僅能賦予木材良好的力學(xué)性能,同時還能提高耐水性。相對于未改性木材,當(dāng)乙二醛/三聚氰胺摩爾比為10/1時,改性木材MOE、CS和端面硬度分別提高27.6%、34.5%和37.6%,吸水率下降46.1%,24-h抗流失率高達(dá)95%。改性木材力學(xué)性能和耐水性能的改善,主要來源于兩個方面:一是MG樹脂對木材細(xì)胞壁和細(xì)胞腔的填充作用,固化樹脂強(qiáng)度和硬度較高、耐水性好;二是MG樹脂分子上活性羥基以及乙二醛低聚物對木材細(xì)胞壁的交聯(lián)作用。(4)AKD/乙二醛復(fù)合改性,能賦予木材良好的尺寸穩(wěn)定性和疏水性。經(jīng)AKD表面處理后乙二醛改性木材接觸角接近150°。同時,改性木材經(jīng)水浸泡、三氯甲烷抽提及酸浸漬處理后,接觸角仍然大于140°,表明其疏水性能具有良好的耐水耐溶劑腐蝕性。(5)乙二醛及AKD改性對MFC的結(jié)構(gòu)影響甚微。乙二醛改性MFC時,主要是醛基和MFC上的羥基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成半縮醛及縮醛;AKD改性則是通過AKD的開環(huán)作用,與纖維素上的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)。
【圖文】：

的各項物理性能。逡逑２－４很明顯可以看出，不同催化劑對乙二醛改性楊木的催化效果在的條件下，所有改性木材的抗?jié)衩浵禂?shù)（ＡＳＥ）均高于５０％，在的條件下，改性木材的ＡＳＥ也能達(dá)到４９°／。，證明了乙二醛在方面的高效性。通過表２－４可知，（ＮＨ４）２Ｓ２０８具有最好的催化效二醛改性木材具有最大的ＡＳＥ，ＡＳＥ高達(dá)７２．５％，緊隨其后的分別，邋ＮＨ４Ｈ２Ｐ０４，邋Ａｌ２（Ｓ0４）３．１６Ｈ２０，邋ＭｇＣｌ２．６Ｈ２０邋和邋Ｚｎ（Ｎ０３）２．６Ｈ２０。Ｓ０４）３＿１６Ｈ２０對乙二醛與棉纖維有最好的催化效果有所不同（Ｗｅｌｃ材的ＷＵ顯著降低，相對于未改性木材的吸水率１１０．３％，（ＮＨ４）材吸水率最小，只有３８．７％；邋Ｚｎ（Ｎ０３）ｒ６Ｈ２０催化改性的具有最８．１％，這些結(jié)果表明改性能提高木材的疏水性能。盡管五次２４－ｈ所有改性木材都有較大的流失，即使（ＮＨ４）２Ｓ２０８催化的改性木材，但是（ＮＨ４）２Ｓ２０８作為一種非無機(jī)酸金屬鹽在這六種催化劑當(dāng)中，尤其是在提高木材尺寸穩(wěn)定性和降低吸水性能方面，優(yōu)于無機(jī)之前乙二醛改性木材所用催化劑二氧化硫具有無毒、易操作等優(yōu)

第一方面是起到布朗斯臺德（Ｂｒｏｎｓｔｅｄ）酸的作用，通過質(zhì)子化作用活化乙二醛，并逡逑誘導(dǎo)其后續(xù)的縮聚反應(yīng)，，這一過程與經(jīng)典的酸催化機(jī)理一致，其催化機(jī)理和可能形成逡逑的低聚物如圖２－３ａ邋（Ｌｉｇｇｉｏ，２００５：邋Ｎｏｚｉｅｒｅ，２００９）；另一方面是形成含氮共價化合逡逑物例如亞胺中間體。具體來講，質(zhì)子化的乙二醛可能會遭受來自氨氣的親核攻擊并失逡逑去一個水分子形成相應(yīng)的亞胺中間體。亞胺中間體具有較強(qiáng)的化學(xué)活性會進(jìn)一步轉(zhuǎn)化逡逑２２逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S781.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 顧瑞軒;曲春浦;劉關(guān)君;戴紹軍;魏志剛;那守海;;西伯利亞蓼乙二醛酶Ⅱ基因的克隆與表達(dá)模式分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年18期

2 閆世軍;李智;張文生;;乙二醛酶Ⅰ的結(jié)構(gòu)、功能及其與阿爾采末病的關(guān)系[J];中國藥理學(xué)通報;2009年11期

3 李明;伍小明;;我國乙二醛的生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場前景[J];化工文摘;2007年02期

4 李玉芳;伍小明;;乙二醛的生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用和市場前景[J];精細(xì)化工原料及中間體;2007年04期

5 李玉芳;李明;;乙二醛的生產(chǎn)技術(shù)概述及市場前景[J];中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析;2007年03期

6 張志虎;邵華;;工作場所空氣中乙二醛測定方法研究[J];中國公共衛(wèi)生;2006年01期

7 李玉芳 ,伍小明;用新技術(shù)拓寬用途——我國乙二醛生產(chǎn)及市場分析[J];中國石油和化工;2004年10期

8 江鎮(zhèn)海;;國內(nèi)乙二醛市場分析及預(yù)測[J];化工統(tǒng)計與信息;2001年12期

9 ;亞洲最大乙二醛裝置建成[J];化工統(tǒng)計與信息;2000年11期

10 徐嘉涼,江向東,湯曉東,答鴻;紫外分光光度法測定乙二醛含量的研究[J];分析試驗室;1998年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 沈善炯;王[kO

本文編號：2650515