蒙脱土/聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液改性木材的力学性能

摘要

【目的】木材化学改性是提高人工林速生材力学性能,延长其使用寿命,扩大其应用范围的有效途径。使用有机蒙脱土(OMMT)对木材进行改性处理具有较好的前景。但由于有机蒙脱土在水中不易分散,且粒径较大,难以进入到木材细胞壁中而限制了其应用。因此,提高OMMT在水中的分散性,增大其层间距可为其进入木材细胞壁内创造条件,是改性增强木材的有效手段。【方法】本研究采用一种水性的聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液(PEG/HBPA)作为载体使OMMT在水中稳定分散。将改性剂通过浸渍处理改性木材,测试了改性材的力学性能,并探讨了不同层间离子的OMMT对改性效果的影响。【结果】4种OMMT均能够稳定分散进入到PEG/HBPA中,经过24 h静置后无明显的分层和沉淀,乳液粒径和黏度无明显变化。木材经过PEG/HBPA处理后,除端面硬度外,力学性能有所提高,加入OMMT后力学性能进一步提高,并增加了改性材的端面硬度。OMMT层间离子中含有氨基、羟基、羧基等官能团,能使OMMT更好地进入到木材细胞壁中,其中层间离子含有氨基的OMMT改性效果较好,改性后木材顺纹抗压强度为82.2 MPa,抗弯强度为98.2 MPa,端面硬度为8920 N。【结论】使用PEG/HBPA乳液可以均匀分散OMMT,并使其进入到木材细胞壁,增强木材的力学强度,这对实现人工速生材的环保高效利用具有一定的指导意义。