全 文 ：第 v|卷 第 v期
u s s v年 x 月
林 业 科 学
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¤¼ou s s v
西南桤木木塑复合材料的研究
邱 坚 肖绍琼 杜官本 木乔英
k西南林学院木质科学与装饰工程学院 昆明 yxsuuwl
摘 要 } 采用乙烯基类系列单体 ) ) ) 丙烯腈k„‘l !甲基丙烯酸甲酯k  „l !丙烯酸k„„l三元共聚单体注入
西南桤木木材中 o制成新型的高分子复合材料k„ „2 • °≤l ∀单体的注入用满细胞法 o聚合用热引发法 o并采
用添加氯化锌对木材细胞壁进行活化等工艺对木塑复合材进行了研究和分析 ∀实验样品按照国标 Š…t|uz p
t|wv有关规定进行测试 o并结合傅立叶红外光谱和扫描电镜探讨了各因素对 „ „2 • °≤ 材料接枝率及性能的
影响 ∀结果表明 }改性后西南桤木木塑复合材料具有优异的物理 !力学性能 ∀与素材相比较 o„ „2 • °≤ 的密
度提高了 x|1{ h o顺纹抗压强度提高了 zy1z h o抗弯强度提高了 |s1w h o抗弯弹性模量提高 uu1u h o端面硬度
提高 tsu1v h o径面硬度提高 txv1y h o弦面硬度提高 txu1u h o吸水率降低 xy1z h o湿膨胀率降低 t|1s h ∀
关键词 } 西南桤木 o木塑复合材k • °≤l o乙烯基类系列单体 o物理性质 o力学强度
收稿日期 }usst p sv p uz ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kv||zsx|yl部分内容 o云南省自然科学基金kt|||≤ssysl !西南林学院院基金项目联合资助 ∀
Α ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΤΗΕ ΩΟΟ∆ ΠΟΛΨΜΕΡ ΧΟΜΠΟΣΙΤΕΣ ΩΙΤΗΙΝ
ΑΛΝΥΣ ΝΕΠΑΛΕΕΝΣΙΣ ∆ q∆ΟΝ
±¬∏¬¤± ÷¬¤² ≥«¤²´¬²±ª ⁄∏Š∏¤±¥¨± ∏±¬¤²¼¬±ª
k Ωοοδ Σχιενχε ανδ ∆εχορατιον Ενγινεερινγ Χολλεγε oΣουτηωεστ Φορεστρψ Χολλεγε Κυνµινγ yxsuuwl
Αβστραχτ } ׫¨ ±¤·∏µ¤¯ º²²§„¯ §¨µº¤¶°¤¬±¯¼¬°³µ¨ª±¤·¨§¥¼ √¬±¼¯ °²±²°¨ µ¶oº«¬¦«°¬¬¨ §¬± º¬·«¤¦µ¼¯²±¬·µ¬¯¨ k„‘l o
°¨ ·«¼¯ °¨ ·«¤¦µ¼¯¤·¨ k „l ¤±§¤¦µ¼¯¬¦¤¦¬§k„„l ·«¤·³µ²§∏¦¨§·¨µ±¤µ¼ ³²¯¼°¨ µ¬½¤·¬²± k„„l ¬±·«¨ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·q׫¨
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zy1z h o|s1w h ouu1u h otsu1v h otxv1y h otxu1u h µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q ׫¨ º¤·¨µ¤¥¶²µ³·¬²± ²© „„2º²²§¬¶xy1z h
²¯º¨ µo¤¶º¨ ¯¯ ¤¶·«¨ ¶º¨ ¯¯¬±ª²©„„2º²²§t|1s h ²¯º¨ µ·«¤±·«¤·²©±¤·∏µ¤¯ º²²§q
Κεψ ωορδσ} „¯ §¨µk Αλνυσ νεπαλενσισ ⁄q ⁄²±l o • ²²§ ³²¯¼°¨ µ¦²°³²¶¬·¨¶ k • °≤l o ∂¬±¼¯ °²±²°¨ µ¶o °«¼¶¬¦¤¯
³µ²³¨µ·¬¨¶o  ¦¨«¤±¬¦¤¯ ¶·µ¨±ª·«
木质基复合材料是木材加工技术满足市场需求和新产品开发的核心 o是充分体现木质材料工程的
新的优势 o也是充分合理利用 !节约利用木材和扩大木材资源的技术战略k王凯等 ot||zl ∀木质基复合
材是由有机高分子 !无机非金属或金属盐等几类不同的材料通过复合工艺加工而成的新型多相材料 o它
保留原组成材料的主要特色 o并通过复合效应获得原组分材料所不具备的优异性能 o直接满足多种需
求 o具有广泛的应用前景 ∀在木材整体改性的众多途径中 o高聚物改性最为引人注目 o其中 • °≤kº²²§
³²¯¼°¨ µΠ³¯¤¶·¬¦¦²°³²¶¬·¨ l作为一种性能优良的复合材料 o适用性广泛并兼具有木材和塑料的性能优点 o
较未经处理的素材坚硬 !强韧 !耐久 !耐磨 o尺寸稳定性好 ∀此外 o• °≤ 的阻燃性 !耐腐蚀性和耐微生物
的侵蚀能力较素材都有提高k李坚 ot|||l o• °≤ 复合材至今仍是一个活跃的研究领域kŠ¤¯³¨µ¬± ετ αλqo
t||x ~²«±ot||{ ~∏¶·¤©¤ ετ αλqot||| ~¤µ¦ot||w ot||x ~’®¤¶°¤±ot||yl ∀
随着我国经济的发展 o人口的增长 o对木材和林产品的需求量将不断扩大 o由于天然商品用材的锐
减 o加上从环保角度提出的对天然林的保护甚至是禁伐 o使得木材工业的原料 !产品和市场结构都将发
生重大的变化 ∀结合我国国情 o研制木塑复合材料扩大了如速生材 !间伐材的应用领域和价值 o延长木
材 !木制品的使用寿命 o从另一角度去满足市场的正常需求 ∀本研究采用速生材树种西南桤木作为试
材 o用乙烯基类系列单体丙烯腈k„‘l !甲基丙烯酸甲酯k „l !丙烯酸k„„l三元共聚单体注入木材中 o
制成新型的高分子复合材料k„„2 • °≤l ∀
t 材料和方法
111 实验设备
美国 …Œ’• „⁄产 ƒ×≥ p ws型傅立叶变换红外光谱仪 !日本岛津 ∞°„tyss型扫描电镜 !压力Π真空浸
渍罐k自制l !济南产 x ®‘力学试验机 !捷克产滑走式切片机 !恒温干燥箱 !׊vvu„光学读数天平 !索氏
抽提器 ∀
1 .2 实验用材
西南桤木kΑλνυσ νεπαλενσισ ⁄q⁄²±l采自昆明金殿林场哈马者村 o试样制作及试验方法是按国家标准
5木材物理力学试验方法6kŠ…t|u{ p t|wv p |tl的有关规定进行 ∀
1 .3 其它材料
甲基丙烯酸甲酯k  „l !丙烯酸k„„l !丙烯腈k„‘l !苯乙烯k≥×l !偶氮二异丁腈k„Œ…‘l !氯化锌 ∀
tl 邱 坚 q西南桤木木塑复合材料的研究 q昆明 }西南林学院森林工程学院硕士学位论文 ousss }tt p t|
1 .4 „„2 • °≤制备的工艺条件
本试验采用热引发法 o即在乙烯基类系列单体中 o单体的组合采用   „Π„„Π„‘o其摩尔比为 tΒtΒ
t o聚合引发剂为偶氮二异丁腈k„Œ…‘l o浓度为 s1tu °²¯#pt o氯化锌的添加为单体量的 ts h o注入木材
后 o用聚丙烯塑料袋密封后加热聚合 o聚合温度为 |s ε o聚合时间为 tw «∀向木材中注入乙烯基类单体
采用满细胞法 o即将木材放入浸注罐中 o真空泵抽真空 o真空度 s1szx °¤o尽可能排除材内空气 o真空状
态下注入乙烯基类单体 o并将木材完全浸没 o真空时间 |s °¬±~将氮气引入浸注罐 o保持一定时间压力 o
压力 s1u °¤o压力时间 vs °¬±tl ∀使用的材料尺寸为 us °° ≅ us °° ≅ us °°∀
1 .5 制备工艺评价指标的测定
注入性的评价指标有k陆文达 ot||vl }
单体留存率 ΜΛk°²±²°¨ µ¯ ²¤§¬±ªl即注入木材的单体的重量相对于木材的重量百分率 ∀
ΜΛ€ k注入材的重量 p素材的重量lΠ素材的重量 ≅ tss h
相对单体留存率 ΠΤΜk³¨µ¦¨±·²© ΤΜΜΛl即单体留存率 ΜΛ相对于理论最高单体留存率k ΤΜΜΛl的
百分率 o可作为注入性大小的评价指标 ∀
ΠΤΜ€ ΜΛΠΤΜΜΛ≅ tss h
聚合工艺评价指标有 }
重量增加率 ΠΛk³²¯¼°¨ µ¯ ²¤§¬±ªl即单体聚合处理后 • °≤内聚合物的重量与素材重量的比值 ∀
ΠΛ€ k聚合后 • °≤复合材重量 p素材重量lΠ素材重量 ≅ tss h
转化率 ΧΛk¦²±√¨ µ¶¬²± ²¯¤§¬±ªl为聚合后的聚合物量相对于注入的单体量的百分率 o转化率在实用上
较为重要 ∀
ΧΛ€ ΠΛΠΜΛ≅ tss h
|| 第 v期 邱 坚等 }西南桤木木塑复合材料的研究
接枝率 ΓΛkªµ¤©·¯²¤§¬±ªlk李坚 ot|||l o即乙烯基类单体与木材细胞壁物质接枝共聚物的重量与素
材重量的比值 o较能反映试验的优劣 ∀其测定是将处理好的 • °≤ 复合材kus °° ≅ us °° ≅ us °°l放入
索氏抽提器中用丙酮抽提 uw «o抽提后在ktsv ? ul ε 条件下烘干至恒重 ∀
ΓΛ€ k抽提后 • °≤复合材重量 p素材重量lΠ素材重量 ≅ tss h
1 .6 • °≤复合材物理性质测定
按国家标准 Š…t|vt p |t 测定 • °≤ 复合材的含水率 ~Š…t|vv p |t 测定 • °≤ 复合材的密度 ~
Š…t|vw1t p |t测定 • °≤复合材和素材的吸水率 ~Š…t|vw1u p |t测定 • °≤复合材和素材的湿胀性 ∀
1 .7 耐酸碱性测定
• °≤复合材耐酸性能测试 }将素材和 • °≤ 材料放入 |{ h的浓硫酸中静止浸泡 ov §后取出用水清
洗后烘干至恒重称重k王强等 ot|||l ~• °≤复合材耐碱性能测试 }将素材和 • °≤材料放入 ws h的氢氧化
钠浓碱中静止浸泡 ots §后取出用水清洗后烘干至恒重称重 ∀将素材和用丙酮在索氏抽提器中抽提 uw
«的 • °≤材料在上述同样条件下进行测定 o以对比其耐酸碱性 ∀
1 .8 • °≤复合材力学性能测定
按国家标准 Š…t|vx p |t测定 • °≤复合材和素材的顺纹抗压强度 ~Š…t|vy1u p |t测定 • °≤复合材
和素材的抗弯弹性模量 ~Š…t|vy1t p |t测定 • °≤ 复合材和素材的抗弯强度 ~Š…t|wt p |t测定 • °≤ 复
合材和素材的硬度 ∀
1 .9 显微镜下测定木材中高聚物的分布
用滑走式切片机制取表面光洁的具有代表性的木材薄片 o在显微镜下进行观测处理后的木材中高
聚物的分布情况 ∀
1 .10 扫描电镜检测高聚物的分布
用 ∞°„tyss型扫描电镜检测浸渍处理后高聚物在木材细胞壁内的分布 ∀
1 .11 傅立叶变换红外光谱(ƒ×Œ• )检测塑化前后木材基团的变化
用 ƒ×≥ p ws型傅立叶变换红外光谱kƒ×Œ• l探讨塑化处理前后木材化学组成以及各基团的变化 ∀
u 结果与分析
2 .1 制备工艺评价指标
按上述制备工艺条件制备得到的 • °≤复合材 o测得的评价指标为单体留存率 ΜΛ zt1{y h ~相对单
体留存率 ΠΤΜx{1wu h ~重量增加率 ΠΛ wt1tv h ~转化率 ΧΛ xz1vs h ~接枝率 ΓΛ uy1wz h ∀
2 .2 • °≤复合材和素材物理性质
木材在未处理前 o毛细管和微隙较多 o吸水性较强 o处理后大部分毛细管不同程度地填充了聚合物 o
吸水率降低 xy1z h o湿膨胀率降低 t| h o密度提高了 x|1{ h ∀这对在潮湿地区使用的材料 o如地板条 o
将带来很大的好处 o复合材料中聚合物含量高时 o毛细管中填充量大 o相应地吸水率就下降得多 o见表
t ∀
表 1 ΩΠΧ材料与素材基本物理性质分析测定结果
Ταβ . 1 Τηε ρεσυλτ οφ ΩΠΧ ανδ νατυραλ ωοοδ βασιχ πηψσιχσ προπερτιεστεστ
材料
¤·¨µ¬¤¯
含水率
²¬¶·∏µ¨Πh
密度
⁄¨ ±¶¬·¼Πkª#¦°pvl
吸水率 „¥¶²µ³·¬²±Πh 湿胀性 ≥º¨¯ ¬¯±ªΠh
y « t § u § w § { § Α°¤¬ Α√°¤¬
• °≤复合材
• °≤ °¤·¨µ¬¤¯ {1tu s1{sw z tt ut vv wu x1s |1w
抽提后 • °≤
∞¬·µ¤¦·• °≤ |1v{ s1ztu vv xt zw {t |u
素 材
‘¤·∏µ¤¯ º²²§ ts1wx s1xsv v| xx z{ {y |z x1w tt1y
sst 林 业 科 学 v|卷
从以上几个方面可以看出 o单体浸渗及聚合后 o聚合物分布在木材内部 o整个聚合物似网络一样 o充
填在各毛细管之间 o使木材得以强化 o从而表现在密度 !吸水性 !湿涨性 !耐酸碱性等物理性能都得到了
改善 ∀今后还应将相对于塑料的性能如软化点等考虑到 • °≤ 复合材的材性中 o加强 • °≤ 复合材在这
一方面的研究 ∀
2 .3 耐酸碱性
按上述工艺条件制备的 • °≤复合材木材耐酸碱性测试结果如表 u ∀
表 2 ΩΠΧ复合材和素材耐酸碱性性能的比较
Ταβ . 2 Τηε χοµ παρισονσ οφ αντι2αχιδ ανδ αντι2αλκαλεσχενχψ χαπαβιλιτψ βετωεεν ΩΠΧ µατεριαλ ανδ νατυραλ ωοοδ
材料
¤·¨µ¬¤¯
原重
’µ¬ª¬±¤¯ º ¬¨ª«·Πª
余重
• °¨¤¬± º ¬¨ª«·Πª
损失百分率
²¶¬±ª³¨µ¦¨±·Πh
• °≤复合材 z1uxs | x1v{t w vw1z
• °≤ °¤·¨µ¬¤¯
酸处理 抽提后 • °≤ y1twu x v1{xy t x|1v
„¦¬§§¬¶³²¶¨ ∞¬·µ¤¦·• °≤
素 材 w1wt{ t u1zsu v yv1x
‘¤·∏µ¤¯ º²²§
• °≤复合材 z1wtu t z1u{| y t1y
• °≤ °¤·¨µ¬¤¯
碱处理 抽提后 • °≤ y1vww u y1t{z z u1x
„¯ ®¤¯¬§¬¶³²¶¨ ∞¬·µ¤¦·• °≤
素 材 w1v{z y w1tvy v x1z
‘¤·∏µ¤¯ º²²§
在 |{ h的浓硫酸中 o素材和用丙酮抽提 uw «后的 • °≤复合材 v §后均已炭化 o外观呈碳黑状 o用水
不能洗去炭化部分 o只能剥离 ∀ • °≤ 复合材表面呈黑色 o用水可容易地洗去表面黑色 o洗去后呈 • °≤
复合材染色后的红色 ∀在 ws h的氢氧化钠溶液中 o总体变化不大 o素材凹陷较大 o• °≤ 复合材的红色褪
却 o呈木材的本色 ∀因此可以看出 • °≤复合材的耐酸碱性主要来源于聚合物 ∀
2 .4 木材Π• °≤复合材力学性质
西南桤木 • °≤复合材与素材相比较在抗压强度 !抗弯强度 !弯曲模量 !硬度等力学性能都得到了较
大的改善 o结果如表 v ∀抽提后 • °≤复合材力学性质由于需要特制大型索氏抽提器 o因此未能进行抽
提 o有待于今后完善此项工作 ∀
与素材相比较 o顺纹抗压强度提高了 zy1z h o抗弯强度提高了 |s1w h o抗弯弹性模量提高 uu1u h ∀
硬度比原木材的硬度提高了许多 o端面硬度提高 tsu1v h o径面硬度提高 txv1y h o弦面硬度提高
txu1u h ∀西南桤木木塑复合材料的硬度与原木材硬度 !纯聚合物的硬度 !聚合物和木材之间可能形成
的某些化学作用有关 o聚甲基丙烯酸甲酯的硬度对复合材料的硬度起了较大的作用 ∀一般来说 o材性评
价从气干密度 !强度 !硬度等方面进行划分k成俊卿 ot||ul o西南桤木素材气干密度 s1xsv ª#¦°pv o属于
轻 o• °≤复合材为 s1{sw ª#¦°pv属于重 ∀西南桤木素材强度为 ws1tx n yt1w € tst1y °¤o属于低的范围
内 o• °≤复合材强度为 t{{ °¤o属于高的范围内 ∀西南桤木素材为 x zyv ‘o硬度中等 o• °≤ 复合材为
tt yyv ‘o属于甚硬 ∀因此可以看出改性是较为成功的 ∀木材与甲基丙烯酸甲酯   „ !丙烯酸 „„及丙
烯腈 „‘形成的木塑复合材料 o具有优良的物理力学性能 o除了聚合物与木材纤维素之间可能形成的化
学作用外 o主要的是由于聚合物填充于木材的毛细管和孔隙间 o从而起了复合强化作用 ∀
tst 第 v期 邱 坚等 }西南桤木木塑复合材料的研究
表 3 木材ΠΩΠΧ复合材力学性质测试结果
Ταβ . 3 Τηε ρεσυλτσ οφ ωοοδΠΩΠΧ µατεριαλ µεχηανιχσ προπερτιεστεστ
试验项目
× ¶¨·¬·¨°
素材
‘¤·∏µ¤¯ º²²§
• °≤复合材
• °≤ °¤·¨µ¬¤¯
抽提后 • °≤复合材
∞¬·µ¤¦·• °≤ °¤·¨µ¬¤¯
• °≤Π素材
• °≤Π‘¤·∏µ¤¯ º²²§
顺压强度
≤²°³µ¨¶¶¬²± ¶·µ¨±ª·«Π°¤ ws1tx zt1sx ww1xt t1zz
抗弯强度
…¨ ±§¬±ª¶·µ¨±ª·«Π°¤ yt1w tty1| t1|s
弯曲模量
²§∏¯∏¶¨¯¤¶·¬¦¬·¼Πt sss °¤ | tt t1uu
端面
≤µ²¶¶¶¨¦·¬²± xz yxs tt yyv u1su
硬度
‹¤µ§±¨ ¶¶Π‘
径面
•¤§¬¦¤¯ ¶¨¦·¬²± w uz{ ts {xs u1xw
弦面
פ±ª¨ ±·¬¤¯ ¶¨¦·¬²± w txx ts w{s u1xu
2 .5 处理后 • °≤复合材中高聚物的分布情况
经制片后的 • °≤复合材和素材在 wss倍显微镜下分别测量径向弦向腔 !壁 o取 ts个视野 o每个视
野读取 vs个数据 o计算其平均值 o其结果如表 w ∀
表 4 ΩΠΧ复合材中高聚物的分布情况
Ταβ . 4 Τηε διστριβυτιον οφ πολψµερ ιν τηε ωοοδ πλαστιχ χοµ ποσιτιον οφ Αλδερ
材料
¤·¨µ¬¤¯
径向腔
•¤§¬¤¯ ∏¯°¨ ±ΠΛ°
弦向腔
פ±ª¨ ±·¬¤¯ ∏¯° ±¨ΠΛ°
径向壁
•¤§¬¤¯ º¤¯ Π¯Λ°
弦向壁
פ±ª¨ ±·¬¤¯ º¤¯ Π¯Λ°
• °≤早材
• °≤ ¶³µ¬±ªº²²§ tt1ys tz1vw x1wu {1u|
• °≤晚材
• °≤ ¶∏°°¨ µº²²§ w1yt {1|x y1{u {1{s
素材早材
• ²²§¶³µ¬±ªº²²§ ty1{v t{1{z v1|x w1tw
素材晚材
• ²²§¶∏°°¨ µº²²§ w1|z ts1|z v1{| x1ty
从测定结果上可以看出不论 • °≤复合材的早晚材其细胞腔较之素材均有缩小 o且径向缩小程度更
大一些 ∀按公式k素材面积 p • °≤材料面积lΠ素材面积 ≅ tss h计算 o• °≤ 早材的面积较之素材早材减
少了 vy1z h o晚材面积减少了 uw1w h ~• °≤复合材的早晚材其细胞壁较之素材均有增大 o弦向比径向增
大程度略高 o按公式k • °≤材料细胞壁厚度 p素材细胞壁厚度lΠ素材细胞壁厚度 ≅ tss h计算 o• °≤ 早
材的细胞壁厚度较之素材早材增加 y|1x h o晚材增加了 zu1y h ∀细胞壁增厚是由于胞壁内添加的高聚
物引起的膨胀所致 ∀因此推算 o有 xs h的高聚物分布在细胞腔和细胞间隙中 o另外 xs h分布在各类细
胞的细胞壁中 ∀此外 o在实际观测中发现 o较大的木材导管中没有高聚物存在其中 o高聚物只存在于木
纤维和其他细胞的腔 !壁中 ∀其原因可解释为导管细胞的孔径较大 o不能起毛细凝聚作用 o从实验中得
到的转化率 ΧΛ数值 xz1vs h可以说明 o木材在注入单体材料后加热聚合过程中 o存在于导管中的单体
ust 林 业 科 学 v|卷
材料在未聚合前就已挥发 ∀
2 .6 扫描电镜检测浸渍处理后高聚物在木材细胞壁内的分布
• °≤材料用滑走式切片机制取表面光洁的具有代表性的木材薄片 o用扫描电镜从外表面开始向木
材内部扫描拍照 o得到浸渍处理木材 • °≤试件横切面图片k图 tl和素材横切面图片k图 ul o将 • °≤ 材
图片同素材图片进行比较分析 o结果西南桤木素材导管分子在木材横切向上分布很均匀 o导管分子和木
纤维分子的细胞腔中没有被其它物质所填充 ∀经过抽真空 s1szx °¤o真空时间 |s °¬±o加压力 s1u
°¤o压力时间 vs °¬±处理后 o所使用的单体渗透到木材细胞腔 o细胞间隙中以及细胞壁中 o渗透比较均
匀 o并在细胞壁 !木射线上聚合 o木材细胞腔内表面有树脂残留而细胞中树脂残留的量很少 ∀因此该处
理工艺已经达到了预期的处理效果 ∀
图 t 素材试样横切面的微观结构k ≅ tssl
ƒ¬ªqt ¬¦µ²¶¦²³¬¦¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©¦µ²¶¶¶¨¦·¬²± ²©±¤·∏µ¤¯ º²²§k ≅ tssl
图 u „ „2 • °≤横切面的微观结构k ≅ tssl
ƒ¬ªqu ¬¦µ²¶¦²³¬¦¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©¦µ²¶¶¶¨¦·¬²± ²© „ „2 • °≤k ≅ tssl
2 .7 傅立叶变换红外光谱(ƒ×Œ• )探讨塑化处理后木材化学组成以及各基团的变化
西南桤木 • °≤材料和素材红外光谱kƒ×Œ• l分析结果如表 x ∀经归一化处理 ƒ×Œ• 光谱图 o• °≤ 材
料酯化羰基峰 t zu|¦°pt强度减弱 o说明戊聚糖 !聚木糖发生改变 ∀纤维素 !戊聚糖 ‹’ 缔合带 t tts
¦°pt同素材相比减弱了 o说明经过 • °≤处理后的木材纤维素 !戊聚糖中的羟基k’‹l自相缔合的能力下
降 o处理的单体充填于木材微纤丝之间 o并且与木材细胞壁物质 ) ) ) 纤维素 !戊聚糖 !木质素中的某些基
团发生作用 o使得羰基峰强高增加 ∀ • °≤处理材的戊聚糖异头碳k≤tl’ p ‹峰 {|{¦°pt同素材相比有所
增加 ∀说明戊聚糖在 • °≤处理过程中发生了降解 o使得伴于 ≤t 原子上的基团 p ’‹ 增加 ∀从 ƒ×Œ• 谱
峰归属表中看到 o纤维素 !戊聚糖k p ≤ p ’ p l峰 t sxw ¦°pt同素材相比强度明显减弱 ∀说明纤维素 !戊
聚糖羟基k p ’‹l减少 ∀
v 结论
用减压Π加压法处理木材时 o其单体留存率的大小决定于浸渗时的真空度 !压力和时间 ∀工艺条件
为真空度 s1szx °¤o真空时间 |s °¬±o压力 s1u °¤o压力时间 vs °¬±∀在此条件下浸渍已达到木材的
中心 o相对单体留存率 ΠΤΜ为 x{1wu h o单体留存率 ΜΛ可控制在 zt1{y h ∀以 s1tu °²¯#pt偶氮二异丁
腈为引发剂 o单体的组合采用  „Π„„Π„‘o摩尔比为 tΒtΒt o氯化锌的添加浓度为 ts h o聚合温度 |s
ε o聚合时间为 tw «o可得到重量增加率 ΠΛ为 wt1tv h o转化率 ΧΛ为 xz1vs h o接枝率 ΓΛ达 uy1wz h的
塑合木 ∀
改性后的西南桤木 • °≤复合材料具有优异的物理力学性能 ∀与素材相比较 o„„2 • °≤ 的密度提
高了 x|1{ h o顺纹抗压强度提高了 zy1z h o抗弯强度提高了 |s1w h o抗弯弹性模量提高 uu1u h o端面硬
度提高 tsu1v h o径面硬度提高 txv1y h o弦面硬度提高 txu1u h ∀吸水率降低 xy1z h o湿膨胀率降低
t| h ∀耐酸碱性得到了提高 ∀
观测证明 o有 xs h的高聚物分布在细胞腔和细胞间隙中 o另外 xs h分布在各类细胞的细胞壁中 o西
vst 第 v期 邱 坚等 }西南桤木木塑复合材料的研究
南桤木 „„2 • °≤有优良的物理力学性能 o除了聚合物与木材纤维素之间可能形成的化学作用外 o主要
的是由于聚合物填充于木材的毛细管和孔隙间 o从而起了复合强化作用 ∀另外 o通过解析 ƒ×Œ• 光谱图 o
可以推断出 • °≤化处理木材 o实现了木材的功能性改良 o其机理主要有两条 }一是 • °≤ 的聚合物填充
在木材细胞壁微纤丝之间 ~二是同木材中的某些基团发生作用形成共价键和其它键型 o部分取代了羟基
k p ’‹l以及其它基团形成了接枝共聚物 ∀
表 5 西南桤木 ΩΠΧ复合材和素材红外光谱(ΦΤΙΡ)分析比较
Ταβ . 5 Τηε χοµ παρισονσ οφ Αλδερ2 ΩΠΧ µατεριαλ ανδ νατυραλ ωοοδ σπεχτρυµ οφ ΦΤΙΡ
材料
¤·¨µ¬¤¯
波数
• ¤√¨ Π¦°pt
归属
„§¶¦µ¬³·¬²±
相对强度
Œ±·¨±¶¬²±
v wss ’ p ‹伸缩振动 ’ p ‹ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1|yz
v vuy ’ p ‹伸缩振动 ’ p ‹ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1|vu
u |ss ≤‹u 伸缩振动 ≤‹u ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± t1sss
t zvz 聚木糖 ≤ € ’酯羰基伸缩振动 ÷¼¯¤± ¶¨·¨µ≤ € ’ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1{ss
t yvs ≤ € ’木素羰基伸缩振动 ¬ª±¬± ≤ € ’ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1|xt
t x{y ⁄p葡萄糖酐伸缩振动 ⁄p Š¯∏¦²³¼µ¤±²¶¨ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1z{v
素材 t w|w ⁄p葡萄糖酐伸缩振动 ⁄p Š¯∏¦²³¼µ¤±²¶¨ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1zyt
‘¤·∏µ¤¯ º²²§ t wys 木素 !聚木糖 ≤‹u 形变振动 ¬ª±¬±o¬¼¯¤± ≤‹u §¬¶·²µ·¬²± ¬¯¥µ¤·¬²± s1{su
t wut 纤维素戊聚糖 ≤‹u 剪切振动 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ o³¨ ±·²¶¤± ≤‹u ¶«¨¤µ¯¬¥µ¤·¬²± s1zvw
t vyw 纤维素戊聚糖 ≤‹弯曲振动 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ o³¨ ±·²¶¤± ≤‹ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1zu|
t vuy 纤维素 ≤‹u 弯曲振动 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ ≤‹u ¥¨ ±§ ¬¯¥µ¤·¬²± s1zw{
t uvt 木素酚醚键 ≤ € ’伸缩振动 ¬ª±¬± «¼§µ²¬¼¥¨ ±½¨ ± ¤¨·«¨µ≤ € ’ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1yxv
t tyt 纤维素 !戊聚糖 ≤ p ’ p ≤伸缩振动 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ o³¨ ±·²¶¤± ≤ p ’ p ≤ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1zss
t tts 纤维素 !戊聚糖 ’‹缔合带 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ o³¨ ±·²¶¤± ’‹ ¥¤±§¶·µ¬³ s1xtw
t svx 纤维素 !戊聚糖 p ≤ p ’ p伸展振动 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ o³¨ ±·²¶¤± p ≤ p ’ p ¬¨·¨±§ ¬¯¥µ¤·¬²± s1w|y
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复合材 t xsx ⁄p葡萄糖酐伸缩振动 ⁄2Š¯ ∏¦²³¼µ¤±²¶¨ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1zzv
• °≤ t wxu 木素 !聚木糖 ≤‹u 形变振动 ¬ª±¬±o¬¼¯¤± ≤‹u §¬¶·²µ·¬²± ¬¯¥µ¤·¬²± s1yw|
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t vzt 纤维素戊聚糖 ≤‹弯曲振动 ≤¨¯ ∏¯¯²¶¨ o³¨ ±·²¶¤± ≤‹ ©¯ ¬¨ ¬¯¥µ¤·¬²± s1ywx
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wst 林 业 科 学 v|卷
参 考 文 献
成俊卿 o杨家驹 o刘 鹏著 q中国木材志 q北京 }中国林业出版社 ot||u
李 坚主编 q木材保护学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||| }usv p usy ~uts p utt
陆文达主编 q木材改性工艺学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||v }vw p wt
王 恺 o傅 峰 q当代木材加工技术发展态势 q木材工业 ot||z ottkxl }tw p tz
王 强 o曹爱丽 o黄积涛等 q苯乙烯k≥×lΠ甲基丙烯酸甲酯k  „lΠ丙烯腈k„‘l三元接枝共聚塑合木研制 q林业科学 ot||| ovxkul }{u p {y
Š¤¯³¨µ¬± „ ≥ oŽ∏¯ ¶¨«²√ Š Š q¤±∏©¤¦·∏µ¬±ª¤±§³µ²³¨µ·¬¨¶²© °²§¬©¬¨§º²²§}¤µ¨√¬¨º ²©ux ¼¨ ¤µ¶º²µ®q‹²¯½©²µ¶¦«∏±ªot||x okw|l }wx p xs
²«± ≥ q¤¦®²©§¬°¨ ±¶¬²±¤¯ ¶·¤¥¬¯¬·¼¬± ¦µ²¶¶2¯¬±®¨ §º²²§2³²¯¼° µ¨¦²°³²¶¬·¨¶q ‹²¯½©²µ¶¦«∏±ªot||{ okxul }tsu p tsw
¤µ¦‹ ≥ q • ²²§³²¯¼°¨ µ¦²°³²¶¬·¨¶q • ²²§¤±§ƒ¬¥¨µ≥¦¬¨±¦¨ ot||w ouyktl }twu p txt
¤µ¦‹ ≥ q× ¶¨·¬±ª²©¶¨¯¨ ¦·¨§ª¯∏¨¶©²µº²²§³²¯¼° µ¨¦²°³²¶¬·¨¶¬± §µ¼ ¤±§º ·¨∏¶¨ q • ²²§¤±§ƒ¬¥¨µ≥¦¬¨±¦¨ ot||x ouzkwl }vwu p vwx
∏¶·¤©¤ ≠ Žo ∏±¨ ½²« × q…¬²¯²ª¬¦¤¯ o °¨ ¦«¤±¬¦¤¯ o¤±§·«¨µ°¤¯ ³µ²³¨µ·¬¨¶²©¦²°³µ¨¶¶¨§2º²²§³²¯¼° µ¨¦²°³²¶¬·¨¶k≤ • °≤l ³µ¨·µ¨¤·¨§ º¬·«¥²µ¬¦¤¦¬§q
• ²²§¤±§ƒ¬¥¨µ≥¦¬¨±¦¨ ot||| ovtkul }txt p tyv
’®¤¶°¤± ŽqŒ°³µ²√ §¨¬±·¨µ¤¦·¬²± ¥¨·º¨¨ ± º²²§¤±§¶¼±·«¨·¬¦³²¯¼°¨ µ¶¬± º²²§Π³²¯¼°¨ µ¦²°³²¶¬·¨¶q • ²²§≥¦¬¨±¦¨ ¤±§× ¦¨«±²¯²ª¼ ot||y ovs }t|z p usx
xst 第 v期 邱 坚等 }西南桤木木塑复合材料的研究