硅溶胶与GU/GMU树脂复合改性橡胶木的性能

摘要

[目的]采用硅溶胶与乙二醛-尿素(GU)/乙二醛-三聚氰胺-尿素(GMU)树脂混合溶液浸渍处理橡胶木,探究改性剂种类和浓度对橡胶木物理力学性能和热稳定性的影响,以扩大橡胶木的应用范围,提升橡胶木的附加值.[方法]以乙二醛、三聚氰胺和尿素为主要原料,分别合成GU、GMU树脂,与硅溶胶以不同比例配制成均一稳定的水溶性混合溶液.采用混合溶液浸渍处理橡胶木,并与硅溶胶改性橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能进行比较,通过热重(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜-X射线能谱仪(FESEM-EDS)等手段,分析改性材的热性能、化学分子结构变化和微观构造.[结果]1)混合溶液改性材的增重率和尺寸稳定性随改性剂浓度增加而增大,当改性剂浓度相同时,S-GMU改性材的增重率和尺寸稳定性优于S-GU改性材;S-20％GMU改性材的增重率(28.32％)和抗胀缩率(42.02％)最大,相比S-20％GU改性材分别提高16.98％和14.40％.2)混合溶液改性材的抗弯强度随增重率增大而增加,S-20％GMU改性材的抗弯强度(114.96 MPa)相比S-20％GU改性材提高11.97％,弹性模量变化不大.3)S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强,S-20％GMU改性材残灰率分别是素材、硅溶胶改性材和S-20％GU改性材的5.25、1.20和1.12倍.4)S-GMU改性材在470 cm-1和1110 cm-1附近出现Si—O—Si键和C—O—C醚键,说明硅溶胶和GMU树脂能够进入木材;同时,改性材在1656 cm-1和1510 cm-1处波峰强度下降,说明改性材的木质素和碳水化合物发生一定程度降解,其中S-20％GMU改性材降解程度最低.5)改性剂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-20％GMU改性材中Si元素较多,Si元素与混合溶液分布均匀,改性剂浸渍效果更好;S-20％GMU改性材中N元素含量增多,说明GMU树脂能够进入木材.[结论]1)硅溶胶与GU/GMU树脂混合溶液浸渍处理橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能均优于硅溶胶改性材,且相同质量分数S-GMU改性材的性能优于S-GU改性材;2)硅溶胶和GMU树脂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强.