糠醇-环氧植物油复合改性毛白杨木材的物理力学性能

作     者：刘美宏 闫琦铭 訾龙博 雷亚芳 闫丽 

作者机构：西北农林科技大学林学院 

出 版 物：《林业科学》 (Scientia Silvae Sinicae)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划一般项目(青年)(2024JC-YBQN-0226) 国家自然科学基金青年项目(32101458) 陕西省大学生创新创业训练计划项目(202400660AE) 

主　　题：毛白杨木材 糠醇-环氧植物油 复合改性 增韧 物理力学性能 

摘      要：【目的】采用糠醇-环氧植物油复合改性方法，改善糠醇改性降低木材韧性的问题，促进其在建筑结构领域的应用。【方法】将环氧大豆油和环氧亚麻油2种环氧植物油以不同添加量与糠醇溶液复配制备浸渍液，采用满细胞法处理毛白杨木材，获得不同环氧植物油添加量的糠醇-环氧植物油复合改性材。利用扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）探究糠醇、环氧植物油在木材细胞结构中的分布规律，揭示其化学反应关系。分析复合改性材的力学性能变化，优选适宜增韧剂添加量。【结果】复合改性材SEM观察并结合其增重率和密度测试结果（显著增加）证明，糠醇树脂和环氧植物油可浸渍到木材细胞结构中。FTIR分析表明，环氧植物油与糠醇发生开环反应。与糠醇改性材相比，环氧大豆油添加量为20%（质量分数，下同）时，复合改性材气干/吸水饱和的弦向和体积湿胀率降低幅度最大，分别降低36.9%、20.0%和35.9%、30.7%，且抗湿胀系数（ASE）最大；环氧亚麻油添加量为40%时，复合改性材气干/吸水饱和的弦向和体积湿胀率降低幅度最大，分别降低52.5%、65.6%和41.5%、46.0%，且ASE最大，环氧植物油加入能够显著提高糠醇改性材的尺寸稳定性。环氧大豆油和环氧亚麻油添加量为20%时，复合改性材的抗弯强度（MOR）和静态硬度提高幅度最大，与糠醇改性材相比，分别提高17.9%、25.3%和30.0%、25.1%。环氧大豆油和环氧亚麻油添加量为40%时，复合改性材的抗弯弹性模量（MOE）提高幅度最大，与糠醇改性材相比，分别提高22.7%、21.1%。与其他力学性能相比，环氧植物油对糠醇改性材的韧性提高幅度最大。环氧大豆油和环氧亚麻油添加量为40%时，复合改性材的冲击韧性分别提高88.7%、59.8%。环氧植物油添加可显著提高糠醇改性材的MOE、MOR和静态硬度，改善其韧性下降问题。【结论】环氧植物油添加量20%的复合改性材物理力学性能最优。环氧植物油与糠醇发生开环反应，其长柔性脂肪链引入糠醇树脂链中可改善糠醇改性降低木材韧性的问题，且可进一步提高其物理力学性能。