基于互穿交联结构的PVA-硅酸钠杂化改性杨木的制备与性能

为提高无机硅酸钠浸渍改性杨木的性能,使用有机-无机杂化的方法对速生杨木进行了改性.以聚乙烯醇(PVA)为有机改性剂,硅酸钠为无机改性剂,采用分步真空-加压原位浸渍的方法制备PVA-硅酸钠杂化改性杨木.对比了杨木素材、硅酸钠改性杨木和PVA-硅酸钠杂化改性杨木的增重率、密度增大率、力学强度和阻燃抑烟性能,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射仪(XRD)对化学结构和结晶结构进行了表征.结果表明,与硅酸钠浸渍改性杨木相比,PVA-硅酸钠杂化改性杨木的增重率提高了7.9％,密度增大率提高了12.3％.PVA-硅酸钠杂化改性杨木的硬度、抗弯强度、抗压强度和冲击韧性都显著提高.FT-IR分析表明,PVA和硅酸钠发生化学反应形成互穿交联结构,并与杨木中的羰基、羟基形成Si-O-C键和氢键缔合,解释了改性杨木力学性能提高的原因.XRD分析表明,PVA和硅酸钠的浸入明显降低了杨木的结晶度,这也是改性杨木冲击韧性提高的原因.PVA-硅酸钠杂化改性杨木的阻燃性能与硅酸钠浸渍改性杨木接近,但抑烟效果显著提高.PVA-硅酸钠杂化改性杨木的平均热释放速率为57.63 kW/m2,较杨木素材降低了28.93％;PVA-硅酸钠杂化改性杨木的总生烟量为1.255 m2,较杨木素材和硅酸钠浸渍改性杨木分别降低了40.3％和31.5％.     

SiO2／杨木复合材料制备与性能评价

为探明SiO2对速生林杨木的增强效果,采用溶胶-凝胶法和浸渍硅溶胶法制备了SiO2／杨木复合材料。用SEM、XRD、FTIR、热重分析等研究了SiO2／杨木复合材料微观形貌、结构组成及热降解性能。实验结果表明：SiO2分布于杨木导管、木纤维以及木材细胞间隙之间,采用溶胶-凝胶法制得的复合材料两相结合更紧密细致,填充效果...     

脲醛树脂-钠基蒙脱土改性杨木的结构与表征

以脲醛树脂-钠基蒙脱土(UF-Na-MMT)为浸渍液,通过减压-加压方式浸渍改性速生杨木,并采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FIRT)等对改性杨木进行检测与分析.SEM的观察显示:大量的UF树脂和有机Na-MMT进入到了杨木的导管中,部分与木材纤维和细胞壁紧密结合;XRD和IRFT的研...     

甲基丙烯酸缩水甘油酯改善木塑复合材料性能

选用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为偶联剂,探索了对杨木/塑料复合材料的力学性能和耐久性的改善;并利用SEM和FTIR分析了GMA加入苯乙烯单体(St)前后,高聚物与木材的界面复合效果与反应机制。SEM和FTIR的分析结果表明：GMA借助其自身的环氧基团,实现了与木材细胞壁上羟基的化学键合,且通过自身的双键实现了与单体St的共聚合,最终使高聚物与木材细胞壁较充分地实现了化学键联;高聚物以立体交联的形式填充于细胞腔中,与细胞壁紧密接触,无明显缝隙,复合效果良好。综合性能测试结果表明：GMA的加入,使改性木塑复合材料的静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)、顺纹抗压强度和硬度较未改性前分别提高45%、52%、71%和141%;尺寸稳定性较未改性前提高3倍;耐腐性较未改性前提高8.56倍。     

包装用杨木胶合板表面超疏水处理及其性能研究

目的 提高胶合板尺寸稳定性及增强胶合板的疏水性，拓宽胶合板的应用领域和范围。方法 将硅酸钠溶液与乙烯基三乙氧基硅烷共混形成不同物质的量之比的混合物，经搅拌、冷凝、再搅拌得到有机硅聚合物，然后浸渍处理胶合板，使用傅里叶红外光谱仪分析改性前后胶合板表面羟基含量及其改性机理；通过环境扫描电子显微镜表征改性胶合板表面的微观形貌；利用万能力学试验机探究改性前后胶合板力学性能；借助接触角测试仪比较改性前后胶合板的润湿特性，并计算其吸水率及吸水厚度膨胀率。结果 有机硅氧烷成功地键合到胶合板的表面；改性前后胶合板力学性能无明显变化；以物质的量之比为2∶5的有机硅聚合物浸渍处理的胶合板的吸水率及厚度膨胀率较低；在接触角测试中，物质的量之比为2∶5的有机硅聚合物处理后的胶合板初始接触角达到156.8°，60s后接触角依然有140.3°，始终保持超疏水状态。结论 有机硅聚合物处理后胶合板的疏水性能及尺寸稳定性均有较大的提高。     

桐酸接枝改性杨木纤维的制备及其表征

以吡啶为溶剂、4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,采用桐酸酰氯(EACl)对杨木纤维(PWF)表面接枝改性。研究了反应物料配比、反应温度、反应时间及催化剂用量对杨木纤维改性反应的影响,并通过接触角测量、元素分析、红外光谱(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)表征了改性杨木纤维的结构与性能。实验结果表明:以EACl与PWF活性羟基摩尔比4∶1,催化剂DMAP用量为杨木纤维质量的1%,反应温度80℃,反应时间6 h制备的桐酸接枝改性杨木纤维的质量增加率(W)为130%;改性后杨木纤维的疏水性增强。     

塑木复合材与木材主要力学性质的比较研究

分析了塑木复合材与木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、抗压强度和抗剪强度之间的差异,结果表明,塑木复合材的抗弯性能远低于鹅掌楸(Liriodendron sp.)和速生杨木(Populussp.);纵向抗压强度也低于木材的顺纹抗压强度,横向抗压强度为木材横纹抗压强度的2.95倍(I-69杨)～3.74倍(鹅掌楸),纵向抗剪强度与木材的顺纹抗剪强度与木材相当.因此可采用降低密度、改进材料结构或改进材料成型方式来增加塑木复合材料的抗弯性能和纵向抗压性能,以扩大其应用范围.     

偶联剂对EVOH/纳米SiO_2复合材料结构与性能的影响

采用不同的偶联剂KH550、KH560、KH570和KH8431对纳米SiO2进行表面改性,采用熔融共混法将未改性和改性纳米SiO2(5%(质量分数)SiO2)与EVOH共混制成复合材料,并吹塑成薄膜。利用FT-IR、TEM、SEM对不同偶联剂处理的纳米SiO2和复合材料的结构进行表征,并对复合材料的流变性能、阻隔性能、力学性能、耐热性能和透明性进行了表征。结果表明,纳米SiO2与4种偶联剂均形成化学键合,改性纳米SiO2比未改性纳米SiO2在EVOH中分散性好,加工时熔体的流动性更好。用KH550处理的纳米SiO2在EVOH中分散性最好,与EVOH能形成较大界面相互作用力,与EVOH/未改性纳米SiO2复合材料相比,EVOH/改性纳米SiO2复合材料的拉伸强度和储能模量分别提高17.2%和136%,透湿、透氧系数分别下降11.2%和9.5%,透光率达到74.9%,雾度为14.9%。     

壳聚糖-SiO_2仿生物矿化协同改性尾巨桉木材

将具有仿生矿化功能的壳聚糖与SiO_2层层自组装,对尾巨桉木材实现仿生物矿化协同改性。在桉木木材细胞壁接枝壳聚糖,与多羟基SiO_2交替接枝实现桉木木材性能改良。对改性的桉木进行顺纹抗压强度、冲击韧性、耐磨性、硬度等力学性能检测和热重分析,并用SEM、FTIR和XRD表征其微观形貌和结构。结果表明:改性桉木的顺纹抗压强度、冲击韧性、耐磨性、端面硬度分别为85.91 MPa、82.5 kJ/m~2、18.30 mg/100r、6 450 N,较空白组桉木分别提升54.8%、94.1%、24.8%、110%;热稳定性残炭量达到48.21%,相对桉木提高173%。壳聚糖与SiO_2协同改性桉木,形成了有机-无机杂化结构,增强了木材性能。SEM显示木材内部形成了三维网络有机-无机杂化结构并覆盖纹孔及导管,部分SiO_2粒子呈球状颗粒分布于木材导管壁、木纤维细胞壁之间;XRD测试表明SiO_2粒子以非晶态进入木材,与空白组桉木相比,改性材的衍射峰强度和结晶度都略微减小;经分析壳聚糖与木材形成稳定的-CONH化合键后静电吸附SiO_2粒子,并与之形成Si-O-C键。     

聚乙二醇改性对聚丙烯腈树脂及纺丝液性能的影响

通过在聚合前加入聚乙二醇-600(PEG-600)对丙烯腈-衣康酸二元共聚的聚丙烯腈(PAN)纺丝液进行了改性.采用乌氏粘度计、红外光谱仪、接触角测量仪、毛细管流变仪研究了PEG-600用量对PAN树脂的分子量、亲水性以及纺丝液流变性能的影响.结果表明,随PEG-600用量的增加,PAN树脂的分子量逐渐降低,与未改性的PAN树脂相比,其亲水性先减小后增加;由于随PEG-600用量的增加,树脂的分子量降低以及PEG-600的增塑作用增强使纺丝液的非牛顿指数n逐渐增加,流变稳定性更好.     

聚乙二醇改性相变微胶囊制备MicroPCMs-WF/HDPE复合材料物理力学性能

以正十二烷醇（DA）为芯材,密胺树脂（MF）和聚乙二醇改性密胺（PMF）树脂为壁材制备了相变微胶囊（MicroPCMs）,并分别添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）复合材料中,获得了具有相变蓄热能力的MicroPCMs-WF/HDPE复合材料。采用SEM、FTIR和纳米压痕等方法对MicroPCMs的表面形态、力学性能进行了分析与表征,同时对MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的物理力学及热性能进行了测试。结果表明:经聚乙二醇改性后,改性微胶囊（PMF-MicroPCMs）的弹性模量和硬度较未改性微胶囊（MF-MicroPCMs）分别增加了13.9%和30.0%;MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的熔融温度区间（22.2~28.7℃）满足人体舒适温度范围,较纯WF/HDPE复合材料温度变化速率明显减缓;相比纯WF/HDPE复合材料,MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的吸湿性、冲击强度和表面硬度增加,弯曲和拉伸性能下降;PMF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的性能均优于MF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料,且达到了木塑装饰板材的力学性能标准要求。      

新型铝改性硅胶吸附材料的制备与性能

陶瓷纤维纸经水玻璃、酸性铝盐溶液顺次浸渍得到新型铝改性硅胶吸附材料．反应的优化条件为：水玻璃浓度26．6wt％、铝盐浓度10wt％、溶液pH值1．8．^29Si和^27AlMAS NMR谱显示：铝替代硅进入SiO4硅氧四面体结构单元，但并不影响其骨架结构；红外光谱显示Si—OH对称伸缩振动峰由968cm^-1移至Si(Al)-OH的954cm^-1；扫描电镜图表明铝改性硅胶能较好地分散在瓦楞陶瓷纤维表面及其孔隙中；X射线能谱(EDS)揭示材料表面微区Al^3 的存在与含量,孔隙分析显示材料起吸附作用的主要为中孔；由于铝离子改性，新型吸附材料的吸附性能、耐热性能及机械强度等均优于同等条件下反应生成的硅胶．     

Shape memory and mechanical characterization of polylactic acid wood composite fabricated by fused filament fabrication 4D printing technology

The present study focuses on fabrication and characterization of polylactic acid wood composite fabricated using fused filament fabrication 4D printing technology. The major tests performed to investigate the effect of nanosilica and nanoalumina included shape recovery rate, hardness, compressive strength, dynamic mechanical properties and Thermo-gravimetric analysis. The result of mechanical test indicated that the addition of 2 wt.% nanoalumina improved the hardness, compressive strength and flexural strength by 40 %, 25 % and 3.3 % respectively. On the other hand, the addition of 2 wt.% nanosilica improved the hardness, compressive strength and flexural strength by 60 %, 55 % and 10 % respectively. Further, the addition of nanosilica and nanoalumina improved the thermal stability and decreased the maximum shape recovery rate of wood polylactic acid composite. Nanosilica reinforced wood polylactic acid composite indicated a better choice as compared to nanoalumina reinforced wood polylactic acid composite in terms of mechanical properties, thermal properties and maximum shape recovery rate.     

三维连通网络陶瓷电磁参数的改性

以水玻璃为溶胶、以SiO2气溶胶粉末和磁性γ-Fe2O3粉末为填料，通过浸渍挂浆、凝胶、无机化等步骤，对三维连通网络陶瓷的介电常数和磁导率进行了改性．结果表明，填加SiO2气溶胶粉末可以有效降低网络陶瓷的介电常数，控制SiO2气溶胶的填加量可以实现网络陶瓷介电常数的连续可调．填加磁性材料亦可以在一定范围内改变网络陶瓷的磁导率．在水玻璃溶胶浆料中加入不高于10％(质量分数)的SiO2气溶胶粉末，可使网络陶瓷的抗压性能显著提高；SiO2气溶胶粉末的填加量大于10％后，溶胶在网络陶瓷骨架表面及Si02颗粒之间难以形成连续结合而使网络陶瓷的抗压强度下降．     

聚乙二醇改性环氧乳液碳纤维上浆剂的研制

用聚乙二醇(PEG)在催化剂过硫酸钾作用下与环氧树脂反应, 制得自乳化环氧树脂乳液。通过红外光谱表征改性环氧的结构, 并比较不同实验方案下乳液的稳定性, 探讨了反应原料、合成工艺等因素对实验结果的影响, 确定了最佳实验方案; 用热分析实验表征上浆剂的热稳定性, 接触角测试表征上浆剂乳液的浸润性, 单丝碎裂实验测定界面剪切强度。结果表明, 使用双酚A环氧树脂及PEG1000在80~120 ℃反应制得的乳液稳定性最好, 上浆剂的热稳定性和浸润性良好。用实验制得的乳液对碳纤维上浆, 单丝界面剪切强度比上浆前提高33.48%, 碳纤维毛丝量减少。      

Effect of wood species on property and weathering performance of wood plastic composites

The effects of wood species on mechanical, thermal and accelerated weathering behaviors of high-density polyethylene based wood plastic composites (WPC) were investigated. The selected wood species are poplar, Douglas-fir, black locust, white oak, and ponderosa pine. Hybrid poplar and Douglas-fir based composite ranked highly in flexural properties. Thermogravimetric analysis indicated that thermal stability of the WPC is species dependent. The final decomposition of hemicelluloses in the hardwoods occurred at higher temperatures compared to that of softwoods. Color and chemical changes that occurred due to accelerated weathering were monitored using colorimetry and Fourier transform infrared spectroscopy. Weathered WPCs showed that color change and lightness increased with exposure time; degree of increase depends on wood species. WPC oxidation by weathering was assessed by carbonyl group concentration and was shown to increase with exposure. Hybrid poplar and ponderosa pine were shown to have good color stability among the wood species examined for WPC.     

化学法改良速生木材研究进展

木材是工业和生活中必不可少的天然材料,我国一直是木材及其制品的生产和消费大国。近年来,由于天然林保护工程的实施,木材缺口进一步扩大,供需矛盾尖锐。为了增加木材资源的供应量,我国大力发展了人工速生林,其具有成材时间短,产量高等优点。但人工速生林具有材质疏松、密度小、强度低、不耐腐、尺寸稳定性差等缺点,导致其产品性能较差,附加值低。对速生木材进行改性处理,可以改善其力学性能、耐久性和尺寸稳定性,拓宽速生木材的适用范围,缓解供需矛盾。化学法改良木材不仅能够克服天然木材尤其是速生材原有的缺陷,改善木材的力学性能,而且可以赋予木材阻燃性、耐腐性和疏水性等特定的新功能,提高其商业价值,实现木材的高效利用。化学改性已被认为是一种防止环境对木材破坏和维持其稳定性的有效策略,近几十年来,有关化学法改良木材的研究一直备受关注。化学改性主要是利用木材的多孔结构,通过加压浸渍的方式将改性剂注入木材内,然后在加热或催化剂作用下发生化学反应而固化。众所周知,改性剂只有与木材细胞壁发生化学反应并留存在细胞壁内才会对木材性能有明显的改善效果。因此,近些年来研究者们主要从选择合适的偶联剂和处理工艺方面不断尝试细胞壁改性,从而实现木材性能的有效改善。在木材化学改性技术中只有乙酰化处理、树脂改性和糠醇化处理成功实现了大规模商业化生产,其中乙酰化和糠醇化处理符合细胞壁改性要求。为了提高改性剂与木材细胞壁之间的结合能力,通常会加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸和马来酸酐等偶联剂。近两年的研究工作将两步处理法引入到细胞壁改性工艺中。目前,木材化学改性已经实现了细胞壁空间修饰的精确控制,同时在木材较低增重率的条件下实现尺寸稳定性的改善。文章综述了国内外关于木材化学改性的研究进展,重点介绍了热固性树脂改性、石蜡改性、有机单体改性、乙酰化改性、糠醇化改性、氮羟甲基酰胺类化合物改性等对速生木材化学改性的原理及力学性能的影响,并分析了木材化学改良技术目前存在的问题及其未来发展趋势。     

Al3+掺杂对硅胶吸附材料性能的影响

将陶瓷纤维纸用水玻璃和铝盐溶液等浸渍制备出新型Al3 掺杂硅胶吸附材料,研究了Al3 掺杂对硅胶吸附材料性能的影响.傅立叶变换红外谱、扫描电子显微镜及X射线能谱(SEM-EDS)揭示吸附材料中掺杂Al3 的存在及其含量;多孔介质孔隙分析显示,一定程度的Al3 掺杂可提高材料的比表面积和孔容,影响其孔径结构及分布,增加活性吸附位,从而提高了材料的吸附性能,在材料表面形成的Al-O-Si键增强了材料表面孔道骨架支撑力,提高了表面导热性,使其耐热性能、耐破指数和裂断长显著提高.     

Effect of Styrene–Butadiene Rubber Latex on Mechanical Properties of Cementitious Materials Highlighted by Means of Nanoindentation

Abstract: In this paper, micro‐mechanical properties of styrene–butadiene rubber (SBR) latex‐modified cement pastes identified by means of the nanoindentation (NI) technique are related to macro‐mechanical properties of SBR latex‐modified mortars obtained from standard test methods, considering an SBR latex/cement ratio varying from 0% to 20%. For this purpose, the average value of the hardness and the so‐called indentation modulus of the different material phases of the cement paste, i.e. calcium–silicate–hydrate (CSH), portlandite, anhydrous cement, etc., obtained from NI are compared with the compressive and flexural strengths, on the one hand, and the dynamic elastic modulus of SBR latex‐modified mortars, on the other hand. This comparison revealed a linear correlation between the dynamic elastic modulus and the indentation modulus and between the compressive strength, flexural strength and hardness. Thus, the obtained results clearly indicate the finer‐scale origin of the macroscopic elastic and strength properties, linking the mechanical properties at the so‐called mortar scale to the cement‐paste scale.     

Morphological,thermal and dynamic mechanical properties of Cathay poplar/organoclay composites prepared by in situ process

In order to improve the thermal stability and dynamic mechanical properties of Cathay poplar (Populus cathayana Rehd.) wood, a kind of organoclay, that is, organo-montmorillonite (OMMT), was introduced into its structure via an in situ process by sequentially impregnating poplar wood with sodium-montmorillonite (Na-MMT, in concentrations of 1.0%, 2.0%, and 4.0%) and didecyldimethylammonium chloride (DDAC, in a concentration of 2.0%). Consequently, the wood/organoclay composites were prepared. The X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy coupled with energy dispersed X-ray analysis (SEM-EDXA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to characterize the morphological and chemical alterations of the composites. Also the effects of clay type and concentrations on the thermal stability and dynamic mechanical properties of the composites were studied. The results showed that didecyldimethylammonium ions were intercalated into the galleries of Na-MMT through cation exchange, partially separating the silicate layers. Thereafter, the inorganic Na-MMT transformed to OMMT during the in situ synthesis process, and the latter was successfully intercalated into the wood cell wall. The thermal degradation was alleviated in the wood/clay composites, among which the wood/OMMT composites exhibited the best thermal stability. According to dynamic mechanical analysis (DMA) results, the wood/OMMT composites showed an enhancement in energy storage and a diminution in energy dissipation compared to other groups. The improvements in the thermal stability and dynamic mechanical properties of the composites became more significant with the increasing clay content.