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《大连理工大学》 2011年
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脲醛树脂浸渍速生木制备木塑复合材料

张道海  
【摘要】:将速生杨木素材制备成木塑复合材料,既可较大程度的保留木材的天然特性,又可进一步提高其利用价值,故深受人们的喜爱。然而,木塑复合材料制造成本昂贵,性价比低,导致其难以适应市场的竞争。为此,本研究按以下思路试验,较大幅度地提高木塑复合材料的综合性能,以提高其性价比。 本研究以速生杨木为基体,尿醛树脂预聚体为填充体,通过加压浸渍法制备木塑复合材料;用水溶性酸洗大红染料证明尿醛树脂预聚体浸透杨木;并且通过对制备木塑复合材料的浸渍量、脲醛树脂增重率、尺寸稳定性、压缩强度和抗弯曲强度等性能检测;通过FT-IR、SEM等分析手段对木塑复合材料的内部结构进行表征,揭示其结构与性能的关系。本研究对于改善速生木材物理力学性能及尺寸稳定性,提高低密度杨木附加值及扩大使用范围等方面具有重要的理论意义和实用价值。 (1)采用碱酸碱工艺,尿素分三次投料法,其投料质量比为:4:5:1,制备低粘度脲醛树脂预聚体;通过对合成出的低粘度脲醛树脂干燥固化后进行FT-IR分析,在3435cm-1出现的强吸收峰是O-H和N-H的伸缩振动吸收峰;2924cm-1出现的吸收峰是亚甲基-CH2-的C-H伸缩振动峰;1637cm-1出现的强吸收峰是由于参与合成反应的尿素氨基在制备的脲醛树脂中产生的酰胺基团;而在1050 cm-1出现的吸收峰是由于CH2-O-CH2醚键中的C-O伸缩振动吸收峰,证明合成的预聚体是脲醛树脂;低粘度脲醛树脂干燥固化后的固体含量大约55%。 (2)采用涂-4杯测试低粘度脲醛树脂预聚体粘度与温度的关系,分析得出,在制备木塑复合材料时的实验温度为30℃;并用水溶性酸洗大红染料证明尿醛树脂预聚体浸透杨木。 (3)低粘度脲醛树脂预聚体浸渍杨木素材,其浸渍量为195%,而木塑复合材料的脲醛树脂增重率为96%,这是由于选择了合适的浸渍温度,脲醛树脂预聚体具有优良的流动性,从而获得较高的浸渍量和增重率。 (4)木塑复合材料的FT-IR光谱分析表明,杨木的化学基团与尿醛树脂发生了化学反应,改变了杨木木质素,纤维素骨架化学键间原有的结合方式,从而提高杨木的力学性能。 (5)杨木及其木塑复合材料的吸水率分别为126.9%和53.3%,木塑复合材料的抗吸水率为58.0%。杨木素材及其木塑复合材料的体积膨胀率分别为11.4%和4.6%,木塑复合材料的抗体积膨胀率为59.6%,这表明木塑复合材料具有较好的尺寸稳定性。 (6)杨木及其木塑复合材料的横向压缩强度分别为19.5 MPa、39.5 MPa;杨木及其木塑复合材料的纵向压缩强度分别为7.2 Mpa和9.9 Mpa;杨木及其木塑复合材料的抗弯强度分别为120.6 MPa和147.5 MPa。木塑复合材料的横纵压缩强度和抗弯曲强度分别提高了37.5%、102.6%和22.3%。 (7)对空白杨木与木塑复合材料进行SEM分析表明,在木塑复合材料中,大量的尿醛树脂浸入杨木细胞空腔,这是由于自制尿醛树脂预聚体具有较低黏度,且在加热过程中尿醛树脂预聚体黏度降低,因而具有良好的流动性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB332

【引证文献】
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【参考文献】
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