酯化改性木材的过程和性能研究

论文摘要

试验选用内蒙古大青山区的山杨（Populus davidiana）为实验材料,采用四种酯化方式对木材进行改性处理。经衰减漫反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）分析,四种酯化方式均在木材内部生成酯基;核磁共振（NMR）分析改性杨木中水分分布及迁移为线性行为;彩绒革盖菌的抗腐蚀性试验证明四种酯化木材失重率均有所下降。本文主要研究归纳如下:1.酯化改性杨木红外光谱图在位于1740 cm-1与1242 cm-1两处附近均呈现了酯基特征峰,分别表征C=O与C-O-C的存在,证实了酯化反应的成功。2.四种酯化改性杨木与蒸馏水在横向、轴向、弦向3个表面的接触角均有较大幅度的提高,因此,改性杨木的抗水性得到显著增强。3.在相对湿度为98%环境中吸湿一周后,改性后杨木的平衡含水率显著降低。四种改性材种,两步法平衡含水率最低,低达8.58%,而未处理材的平衡含水率则为17.96%。4.四种酯化杨木的抗胀缩率、吸水膨胀率、吸水增重率均得到理想的变化效果,吸湿、吸水尺寸稳定性得到很好的提高。5.绝干后马来酸酐改性杨木中水分的弛豫时间比改性前提前了2.5ms,水分与木材细胞结合更为紧密;酯化改性杨木中结合水与自由水的T2值随着含水率的下降同时减小,且自由水T2值降低较快,斜率约为结合水的5倍;浸水24h后酯化杨木比未处理杨木中水分多一种分布形式,即横向弛豫时间为0.8ms的状态。6.空白试件腐蚀后失重率高达43.79%,而改性后杨木失重率则明显下降,月桂酸、硬脂酸、马来酸酐、两步法四种改性材分别为38.72%,36.29%,32.82%,28.97%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 木材改性方法
• 1.1.1 木材的主要化学成分
• 1.1.2 木材改性方法
• 1.1.3 酯化改性木材性能变化
• 1.2 核磁共振技术检测木材中水分分布
• 1.2.1 核磁共振技术基本原理
• 1.2.2 水分的核磁共振信号
• 1.2.3 木材中水分的核磁共振信号
• 1.3 研究的目的和主要内容
• 1.3.1 研究的目的
• 1.3.2 研究的主要内容
• 1.4 论文的构成
• 1.5 项目基金
• 2 杨木的酯化及其 FTIR 结构分析
• 2.1 材料和仪器
• 2.1.1 实验原料及试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 木粉的酯化反应
• 2.2.2 杨木试材的酯化反应
• 2.3 四种改性杨木的反应机理
• 2.3.1 马来酸酐法反应机理
• 2.3.2 月桂酸法与硬脂酸法反应机理
• 2.3.3 两步法反应机理
• 2.4 傅立叶变换红外光谱测定
• 2.4.1 马来酸酐酯化杨木
• 2.4.2 乙二酸/十六烷醇酯化改性杨木
• 2.4.3 月桂酸酯化杨木
• 2.4.4 硬脂酸酯化杨木
• 3 木与水分关系的研究
• 3.1 表面润湿性的测定
• 3.2 酯化杨木的平衡含水率
• 3.3 尺寸稳定性
• 3.3.1 抗涨缩率
• 3.3.2 吸水膨胀率测定
• 3.3.3 吸水增重率
• 3.3.4 吸水增重率及膨胀率
• 3.4 利用核磁共振手段检测水分与改性木材的相互关系
• 3.4.1 未处理杨木心边材在不同含水率条件下的信号对比
• 3.4.2 绝干的马来酸酯化杨木与未处理杨木的核磁共振图谱
• 3.4.3 浸水试件气干过程中含水率与横向弛豫时间的关系
• 3.4.4 四种木材改性与未处理材的纽迈核磁谱图对比
• 4 酯化改性杨木耐腐蚀性试验
• 4.1 木材的腐朽
• 4.1.1 木材腐朽菌的特性
• 4.1.2 木材腐朽菌的类型
• 4.1.3 彩绒革盖菌（Coriolus versicolor）
• 4.2 菌种的培养
• 4.2.1 培养基的选择及制备
• 4.2.2 培养基，玻璃器皿及其他用具灭菌
• 4.2.3 菌种的培养
• 4.3 改性木材抗腐蚀性试验
• 4.3.1 试样数量以及与预处理
• 4.3.2 试件的接菌与培养
• 4.4 四种改性木材腐蚀性结果与讨论
• 5 总结论与展望
• 5.1 总结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介