淀粉生物质材料制备木材改性前驱液及其性能研究

摘要

本论文以生物质材料淀粉为原料制备速生木材改性前驱液，并以前驱液浸渍木材制备得到复合木材，通过复合木材的力学性能、抗水性、耐酸碱性和热稳定性等性能测试，研究前驱液对木材的改性效果。 首先，采用酸解和热解的方法降低淀粉的分子量，然后通过加入交联剂硼砂、稀释剂氢氧化钠，制备出稳定的淀粉溶液，测试了淀粉溶液的粘度随氢氧化钠浓度的变化，得到了最佳氢氧化钠浓度为16％。然后，将制备的淀粉溶液与脲醛树脂、硅溶胶进行三元共混，制备出淀粉/脲醛树脂/无机物三元共混复合前驱液，对共混液的性能进行表征，讨论了共混液中三者配比对浸渍液性能的影响。结果表明淀粉溶液、脲醛树脂、硅溶胶以1：1：1比例混合时，前驱液稳定性、成膜性和抗水性均较好。 以淀粉为原料，采用乳液聚合的方法，将苯乙烯、有机硅单体与淀粉进行接枝共聚反应，通过研究单体用量对前驱液粒度和抗水性的影响，得到了稳定的淀粉-苯乙烯-有机硅接枝共聚前驱液，并对该前驱液的结构、粒度、粘度等性能进行了表征，结果表明，前驱液为三种单体的共聚物，聚合物粒子均匀且为纳米级。 将以上制备的两种木材改性前驱液与速生杨木进行复合，测试了复合木材的力学性能、抗水性、抗腐蚀性和热稳定性等。结果表明，与杨木素材相比复合木材的抗压强度、抗弯强度、硬度均有大幅提高；复合木材的抗水性和耐酸碱性均优于杨木素材；复合木材热稳定性也有所提高，属于难燃材料。 以工业淀粉为原料制备的木材改性前驱液对木材改性有良好效果，在资源相对短缺的情况下采用绿色生物质材料制备的改性木材有极大的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2木材的结构与性质

1.2.1木材的结构

1.2.2木材的特性

1.3木材改性研究进展

1.3.1物理改性

1.3.2化学改性

1.4课题来源与研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2研究背景

1.4.3研究内容

第2章淀粉/脲醛树脂/无机物三元共混复合前驱液的制备

2.1实验部分

2.1.1实验原料与仪器

2.1.2淀粉/脲醛树脂/无机物三元共混前驱液的制备

2.1.3淀粉/脲醛树脂/无机物前驱液的性能与表征

2.2实验结果与分析

2.2.1 NaOH浓度对淀粉溶液粘度的影响

2.2.2淀粉溶液与脲醛树脂的共混复合

2.2.3淀粉溶液/脲醛树脂与无机物的共混复合

2.2.4前驱液红外光谱分析

2.2.5前驱液微观形貌分析

2.2.6前驱液性能指标

2.3本章小结

第3章淀粉-苯乙烯-有机硅接枝共聚前驱液的制备

3.1实验部分

3.1.1实验原料与仪器

3.1.2淀粉-苯乙烯-有机硅接枝共聚前驱液的制备

3.1.3淀粉-苯乙烯-有机硅接枝共聚前驱液性能表征

3.2实验结果与分析

3.2.1有机硅单体用量对前驱液抗水性的影响

3.2.2前驱液粒径分析

3.2.3前驱液红外吸收光谱分析

3.2.4前驱液微观形貌分析

3.2.5前驱液性能指标

3.3本章小结

第4章复合木材的制备及性能表征

4.1复合木材的制备

4.1.1实验原料与仪器

4.1.2复合木材的制备过程

4.2复合木材的结构与性能测试

4.2.1复合木材的红外分析

4.2.2复合木材的微观形貌分析

4.2.3复合木材的增重率

4.2.4复合木材抗压强度

4.2.5复合木材的抗弯强度

4.2.6复合木材的硬度

4.2.7复合木材抗水性

4.2.8复合木材耐酸碱性

4.2.9复合木材氧指数测定

4.2.10复合木材的热重分析

4.3结果与分析

4.3.1复合木材红外吸收光谱分析

4.3.2复合木材的微观形貌分析

4.3.3复合木材抗压强度

4.3.4复合木材抗弯强度

4.3.5复合木材的硬度

4.3.6复合木材的抗水性

4.3.7复合木材的耐酸碱性

4.3.8复合木材氧指数分析

4.3.9复合木材热重分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢