速生桉木材材性改良的研究

摘要

松树、杨树、桉树、杉木等是我国非常重要的人工林树种，其生长速度快，采伐周期短，一定程度上缓解了我国木材短缺的困境。桉树(Eucalyptus)相比较于其他人工林树种而言，存在容易变形、开裂、干燥困难等缺点，这些固有缺陷极大影响了桉木的加工利用，实木利用或实木集成利用等困难，造成的桉树木材加工利用的方式较为单一。因此，可以通过对速生桉木材材性改良，改良木材缺陷，提高木材强度，以提高其利用价值。
　　本研究利用溶胶-凝胶法和聚乙二醇浸渍两种方法，以速生桉树气干材和生材为研究对象，通过直接浸渍的方式，使化学试剂与桉树木材复合，采用万能试验机、QUV/SPRAY(喷淋型)紫外老化仪、ADCI-60-C全自动测色色差计、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线能谱仪(EDAX)、傅立叶红外光谱(FTIR)、吕克士接触角测量仪等仪器，测定桉木改良材的性能，分析二氧化硅在速生桉木材中存在的位置以及与木材复合的方式。主要研究结论如下:
　　1、速生桉木材随着浸渍时间的延长改良效果越好，物理力学性能提高。SiO2分布在木材细胞壁或细胞腔中，浸渍9天木材中SiO2含量最多，细胞腔、细胞壁中都大量连续分布。在相同化学试剂和用量下，改良生材的主要物理力学性能及微观结构表征优于气干材。
　　2、加入硅烷偶联剂后，催化剂种类、干燥温度对二氧化硅改良速生桉木材表面性能有影响。在相同浸渍时间和干燥温度相对较低条件下，以冰乙酸为催化剂制备二氧化硅/桉木复合材料时的活性比硝酸为催化剂时的活性更高，使其凝胶时间减少，改良效果更好;在相同浸渍时间和催化剂条件下，不同的干燥温度对接触角的变化有直接影响。但对比未处理材，经过溶胶-凝胶法制备的二氧化硅/桉木复合材料其接触角比未处理材的接触角有了很大提高，说明其疏水性能明显改善。
　　3、聚乙二醇(PEG)处理速生桉木材随着浸渍时间的延长增重率(WPG)和抗缩率(ASE)随之提高;PEG对处理速生桉木材厚板的变形以及内裂情况有明显的改善作用，但对变形的改良效果并不十分凸显;对薄板的变形以及内裂情况有明显的改善作用，但对内裂的改良效果并不十分凸显。
　　4、扫描电镜(SEM)以及傅立叶红外光谱(FTIR)检测分析表明，SiO2与木材羟基产生结合形成Si-OH基团、C-O-Si基团、Si-O-Si基团等，SiO2表面的有机成分变多，提高了木材稳定性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 桉树的利用

1．2．1 桉树人造纤维和制浆造纸的利用，即“林纸结合”

1．2．2 用桉木做人造板用材，即“林板结合”

1．2．3 桉树实木利用

1．3 无机／木材复合材料研究进展

1．3．1 无机盐类改良处理木材

1．3．2 无机氧化物纳米粒子改性木材

1．3．3 溶胶-凝胶法制备复合材料

1．3．4 无机矿土改性木材

1．4 速生桉木材材性及改良研究进展

1．5 本课题主要研究内容

1．5．1 研究内容

1．5．2 主要解决的问题

1．6 本课题研究意义及独创或新颖之处

1．6．1 研究意义

1．6．2 独创或新颖之处

第二章 二氧化硅改良速生桉树气干材材性的研究

2．1 引言

2．2 材料与仪器

2．2．1 试验用材

2．2．2 试验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 技术路线

2．3．2 实验过程

2．3．3 性能检测

2．4 结果与分析

2．4．1 物理力学性能

2．4．2 耐老化性能

2．4．3 疏水性能

2．4．4 微观结构表征

2．5 本章小结

第三章 二氧化硅改良速生桉树生材材性的研究

3．1 前言

3．2 材料与仪器

3．2．1 试验用材

3．2．2 试验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 技术路线

3．3．2 实验过程

3．3．3 性能检测

3．4 结果与分析

3．4．1 物理力学性能

3．4．2 耐老化性能

3．4．3 疏水性能

3．4．4 微观结构表征

3．5 改良气干材与生材性能比较

3．6 本章小结

第四章 二氧化硅改良速生桉木材表面性能研究

4．1 前言

4．1．1 催化剂类型

4．1．2 偶联剂

4．2 材料与仪器

4．2．1 试验用材

4．2．2 试验仪器

4．3 实验方法

4．3．1 技术路线

4．3．2 实验过程

4．3．3 性能检测

4．4 结果与分析

4．4．1 耐老化性能

4．4．2 接触角

4．4．3 微观结构表征

4．5 本章小结

第五章 聚乙二醇改良速生桉木材变形研究

5．1 引言

5．1．1 聚乙二醇(PEG)

5．2 材料与仪器

5．2．1 试验用材

5．2．2 试验仪器

5．3 实验方法

5．3．1 研究内容

5．3．2 实验过程

5．3．3 性能检测

5．4 结果与分析

5．4．1 增重率(WPG)与抗缩率(ASE)

5．4．2 变形与内裂

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文