陶瓷化單板及其層積材制備技術(shù)研究.pdf

1、木材/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料是以木材為基體，無(wú)機(jī)非金屬物質(zhì)為添加相材料，通過(guò)適當(dāng)復(fù)合工藝而制成的一種新型復(fù)合材料。這種材料的研究借鑒了復(fù)合材料的理論和技術(shù)，利用邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，不僅可以解決人工林木材力學(xué)性能差、容易腐朽、容易燃燒的問(wèn)題，還為研究開發(fā)新的木質(zhì)材料加工技術(shù)提供了依據(jù)和理論基礎(chǔ)。 本項(xiàng)研究以人工林楊樹木材為原料，采用雙離子擴(kuò)散方法制備了硅酸鋁無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材，研究了增重率與浸漬工藝的關(guān)系，通過(guò)電子顯微鏡和X射線電子

2、能譜儀(EDAX)觀察和分析了無(wú)機(jī)物質(zhì)進(jìn)入到木材內(nèi)部的途徑和機(jī)理，研究了無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材的耐腐性；進(jìn)一步采用溶膠-凝膠法對(duì)楊木單板進(jìn)行浸漬處理制備陶瓷化單板，研究了試驗(yàn)因素對(duì)陶瓷化單板增重率的影響，研究了陶瓷化單板的表面性能、阻燃性能和穩(wěn)定性以及偶聯(lián)劑與單板膠合強(qiáng)度的關(guān)系；研究了陶瓷化單板層積復(fù)合材的優(yōu)化工藝條件，還開展了耐磨性、硬度、阻燃性等物理力學(xué)性能方面的研究，與對(duì)照材料相比，陶瓷化單板層積復(fù)合材料的物理力學(xué)性能有明顯的改善和提高。

3、主要研究結(jié)果如下： 1.無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材 常壓下，楊木木材經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)化合物水溶液處理，一次浸漬平均增重率為5.6％，二次浸漬平均增重率為11.4％；采用真空加壓的方法，有助于提高木材增重率，真空度為-0.095MPa條件下，處理材的增重率是常壓條件下處理材的5倍；在電子顯微鏡下觀察處理材，無(wú)機(jī)物質(zhì)能夠滲入到木材內(nèi)部，進(jìn)入到導(dǎo)管、木纖維細(xì)胞腔內(nèi)，通過(guò)EDAX研究證實(shí)，無(wú)機(jī)質(zhì)滲透到了木材細(xì)胞壁內(nèi)部。電子顯微鏡觀察防腐試驗(yàn)的試樣，

4、未處理的對(duì)照木材受到真菌侵害，木材內(nèi)部有菌絲體生長(zhǎng)，而無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材內(nèi)沒(méi)有見到，表明無(wú)機(jī)質(zhì)復(fù)合木材具有防腐性能。 2.陶瓷化單板 采用真空加壓的方法使陶瓷化單板的增重率比采用常壓的浸漬方式提高了65.33％。較優(yōu)的浸漬工藝參數(shù)為：真空度-0.095MPa，時(shí)間30min，加壓壓力1MPa，保持時(shí)間30min。陶瓷化單板與未處理單板相比較，24h吸水增重率降低了59.54％，抗水流失性提高了81.64％。熱分解TG曲線和熱

5、分解后的最終存碳率和熱分解溫度表明，陶瓷化單板的阻燃性較對(duì)照有顯著性提高。掃描電鏡觀察陶瓷化單板，可以看到凝膠分布于木材的各種細(xì)胞中，它們能夠提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、阻燃性和抗水性等性能。溶膠-凝膠方法處理對(duì)陶瓷化單板的性能改善效果顯著。 3.陶瓷化單板層積復(fù)合材 較優(yōu)的制備工藝條件是采用酚醛樹脂膠，熱壓壓力1.2MPa、熱壓溫度為135℃、熱壓時(shí)間為1.2min/mm、施膠量為200g/m2，施用

6、偶聯(lián)劑可以提高材料的膠合強(qiáng)度。陶瓷化單板層積復(fù)合材料與對(duì)照膠合板相比：24h吸水率增重率比對(duì)照降低了79.9％。力學(xué)性能中，表面硬度比對(duì)照試樣提高了124.62％，表面耐磨性提高了53.86％，達(dá)到了復(fù)合地板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品，膠合強(qiáng)度和彈性模量分別提高了12.16％和16.50％。 木材/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料可以用作建筑材料、室內(nèi)裝修材料，家具制造，公共場(chǎng)所的木制品，集裝箱底板等工程材料，可以作為特殊用途的耐磨、。阻燃、防腐材料。