溶胶-凝胶法制备木材/无机复合材料研究现状及进展

本文简要介绍了溶胶-凝胶法的基本原理、生产工艺以及国内外应用溶胶一凝胶法制备木材／无机复合材料的研究现状，并指出了溶胶-凝胶法在木质复合材料制备上现存的问题。     

溶胶-凝胶法在木材/无机纳米复合材料上的应用

对溶胶-凝胶过程的影响因素、溶胶-凝胶法在木材/无机纳米复合材料上的应用、木材/无机纳米复合材料的性 能等方面加以评述,总结了当前研究中存在的一些问题,并提出了今后的研究方向。     

溶胶-凝胶法功能性改良木材研究进展

基于木材天然的双重毛细管系统结构,金属醇盐可在木材"微/纳米容器"内进行溶胶-凝胶反应最终制备木材-无机复合材料。在溶胶-凝胶改良木材过程中,以金属醇盐为主要组分的前驱体溶液可通过涂覆、浸渍/真空加压浸渍、微波/超声波辅助等方式对木材进行改性,且木材密度、基材初始含水率、溶胶反应体系、溶胶粒径、溶胶pH值等对木材溶胶-凝胶改性效果都会有一定的影响。文中主要从制备方法和影响因素2个方面对溶胶-凝胶法功能性改良木材的研究现状进行归纳总结,并提出溶胶-凝胶功能性改良木材的应用前景和发展方向。     

溶胶-凝胶法调控木材表面附着二氧化硅薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法使木材表面附着二氧化硅薄膜,以改良木材表面疏水性、抗老化性等性能。通过SEM、EDAX、FTIR等研究二氧化硅的形态、结构、分布及其与木材表面结合的方式等,使用抗老化性、润湿角表征二氧化硅改良材的表面性能。结果表明:木材表面附着一层厚度为40μm的二氧化硅薄膜,且薄膜的厚度随着浸渍时间的增加而增加。该二氧化硅薄膜具有疏水性,润湿角的平均值为101.6°,其润湿角随着浸渍时间的增加而增加,且改良材的润湿角在人工老化后,其变化量明显小于素材,抗老化性能得到了很大提高。改良材的抗光变色能力是素材的2倍以上。     

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化铈

以硝酸铈、柠檬酸和偏钒酸铵为原料,采用溶胶-凝胶法制备了V5 离子掺杂的纳米CeO2粉体.利用X射线粉晶衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了成胶温度、焙烧温度、V5 掺入量等对合成物的微观结构、物相组成的影响.XRD分析结果表明合成的CeO2粉晶为具有空间群Fm3m的立方晶系晶体结构.焙烧温度和V5 离子的掺入量对所制备纳米CeO2的结晶度、晶粒尺寸,结晶速度等均有影响.     

溶胶-凝胶法制备杉木/TiO_2复合材料及其抗菌性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了杉木/TiO_2复合材料小样品。经微生物抗菌检测实验结果证实,所制备的杉木/TiO_2复合材料具有显著而广谱的抗菌性,且抗菌性具有一定稳定性和持久性。复合材料抗菌性受光源和温度影响。在木材工业中引进现代光催化杀菌剂TiO_2纳米技术,将促进木材的改性和多功能木材产品的开发。     

溶胶-凝胶法改良人工林马尾松尺寸稳定性及其机理研究

马尾松是广西地区重要的人工林资源之一,但其尺寸稳定性较差,极大地限制了其在木材工业中的使用。本研究选用基于SiO₂的溶胶-凝胶法对马尾松进行改良,探讨了浸渍时间对马尾松尺寸稳定性的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)揭示了溶胶-凝胶法对马尾松的改良机理。研究结果表明：经过6 h溶胶浸渍处理的改性马尾松尺寸稳定性最好,相较于未处理的马尾松,浸渍6 h的改性马尾松的浸渍率为5%,60 h吸水质量增加率由34.7%降低至28.2%,60 h吸湿体积膨胀率由16.5%降低至11.1%,72 h抗老化性能由18.02的色差值降低为11.9。溶胶-凝胶法对马尾松尺寸稳定性的改善机理体现在两个方面：其一,通过形成玻璃层状及膨胀结构可以阻挡水分的进入;其二,通过氢键及化学键的形式与细胞壁进行结合,以起到永久的润胀作用。     

溶胶-凝胶法制备超细TiO2的研究

用溶胶-凝胶法合成了纳米TiO2光催化剂,并使用XRD、TEM和激光粒度分析仪对样品进行表征.探讨了制备条件反应温度、溶胶pH值、水含量对其粒径大小的影响.研究表明400℃煅烧主要为锐钛矿相,粒子基本为球形,平均粒径70 nm,没有明显的团聚现象.     

SiO2溶胶空细胞法浸渍处理木材工艺

对SiO2溶胶溶液半限注法浸渍处理紫椴和西南桤木的工艺进行研究.结果表明;si02溶胶对木材的渗透应主要考虑压力和加压时间以及树种的影响,考虑木材的变异性所造成的试验数据的波动,确定siO2溶胶的浸渍工艺条件为压力0.8 MPa,压力时间30 min,后真空度为0.090 MPa,保持10 min.通过X射线能谱图分析,在木材细胞壁的位置能看到排列均匀的siO2,说明在木材外部进行溶胶-凝胶化过程,然后采取空细胞法将溶胶注入到木材中,简化了制备工艺条件,提高了原料利用率.     

浅谈落叶松木材的改性

落叶松是东北分布最广泛的树种之一。其木材由于构造、树脂等原因,给其利用造成了一些麻烦,因此对其改性很必要。文章对近几年来落叶松改性方面的研究做了一些总结,并对其发展前景提出了一些看法。     

植物油改性木材研究进展

植物油是橄榄油、蓖麻油等不干性油,棉籽油、大豆油等半干性油和桐油、亚麻油等干性油的统称。植物油具有良好的疏水性和导热性,是一种颇具潜力的环保型木材改性剂。目前,利用植物油改性木材已取得了一定的研究成果。文中介绍了植物油的组成、类型及植物油改性木材的方法,并综述植物油改性后改性剂的渗透与分布及其对改性材的疏水性、吸湿性、尺寸稳定性、抗生物劣化性、力学性能及耐老化性能的影响,讨论了植物油改性木材的不足并提出了研究展望,以期对今后该领域的研究工作有所启发。     

速生杨木改性研究进展

杨树是我国重要的速生林树种之一。为了充分利用杨树资源,提高速生杨木的品质,缓解我国目前木材的供需矛盾,迫切需要对杨木进行改性处理。论述速生杨木改性的研究进展,目前对速生杨木改性主要是从其材质松软、密度小、硬度低、易腐朽、尺寸稳定性差等天然缺陷出发,采取浸渍处理和非浸渍处理两大主要方式。浸渍改性包括采取有机物浸渍改性、无机物浸渍改性或二者联合浸渍改性。非浸渍改性包括与其它物质或材料复合改性,压密改性,热压改性,高温热处理改性、熏烟热处理改性、汽蒸改性,水热改性以及多种方法联合改性处理。研究表明,这些改性处理方式对杨木材性提高有显著作用,为杨木高附加值生产提供了重要依据。     

木材细胞中二氧化硅的吸收、运输与聚积

硅石在很多木材细胞中都可见(如紫果冷杉、樟科等),它与木材本身构成了一种复合材料即木材/无机质复合材,使木材的物理力学性能得以改善,克服了木材自身的一些缺陷(如易腐、易燃、尺寸不稳定性、各向异性等).作者根据前人对木材细胞中二氧化硅(SiO2)的分布、形态和含量的初步分析,归纳总结木材细胞中二氧化硅(SiO2)的形成过程及其影响因素即木材细胞中SiO2的吸收、运输及聚积,影响木材细胞中SiO2的吸收、运输及聚积的因素,为进一步研究木材细胞中硅生物矿化的形成过程做准备.     

速生杨木改性材力学及胶合性能的研究

采用氨溶季胺铜防腐剂(ACQ-D)和自制低分子酚醛树脂预聚体(PF),通过满细胞真空浸渍的方法对速生杨木进行了防腐和增强化学改性处理.对改性前后材料的基本力学强度性能,以及素材、增强改性材、防腐改性材和防腐增强改性材任两种材料的胶合强度进行了测试和分析.结果表明,试验范围内,防腐处理对材料的力学性能影响不大;PF增强改性材的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度分别提高了97.11、83.36、125.53%、37.01%,防腐后增强改性材对应指标值分别提高了101.34、75.05、111.83%、32.60%,符合日本JAS标准中E类指标结构用材要求.PF增强改性材与其它材料进行胶合,压缩剪切胶合强度均大于11 MPa,木破率大于90%,能够满足日本集成材JAS标准的规定.     

速生杨木改性研究进展

论述了近年来杨木改性优化的研究进展。对速生杨木材进行优化处理可使其在性能上接近或超过天然林木材,这对充分利用速生杨木资源、缓解木材供应紧张局面、促进林业经济良性发展等具有重要意义。目前对杨木改性研究主要集中在依靠物质填充处理和非填充处理两方面,主要包括浸注有机物、无机物的改性处理,压密化处理,高温热处理以及多种方法联合改性处理等。     

二氧化硅/木材复合材料的动态黏弹性

为弄清二氧化硅/木材复合材料的动态黏弹性,通过动态热机械分析仪研究不同增重率的二氧化硅/木材复合材料松弛过程的转变温度及力学损耗角正切的变化.结果表明:二氧化硅/木材复合材料的松弛过程数量减少,直接溶胶-凝胶法制备的二氧化硅/木材复合材料,α松弛过程的转变温度随着增重率的增加而向高温方向移动.增重率为0,5.10%和28.00%的α松弛过程的转变温度分别为75.2,76.8和93.6℃;α松弛峰的峰值减小,增重率为0,5.10%,12.63%和28.00%的α松弛过程的损耗角正切值分别为0.043,0.041,0.033和0.03.加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料,随着增重率的增加,α松弛过程的起始温度向低温方向移动,增重率为6.61%,8.08%和10.58%的α松弛过程的起始温度分别为44.9,41.0和32.2℃.     

有限元法在木质材料无损检测中的应用

简述了有限元法在国内外木质材料研究中的应用现状,在此基础上对其在木质材料无损检测领域的应用进行了展望。有限元理论将为木质材料无损检测提供一种新的研究方法,促进木质材料无损检测研究的进一步发展。     

二氧化硅改性处理桉树生材的材性分析

采用溶胶-凝胶法,对含水率142％～146％的速生桉树生材进行改性处理,采用电镜SEM、X-射线能谱仪DAX及红外光谱FTIR分析,观察木材微观结构和SiQ分布状态,并检测理化性能.结果表明:浸渍时间不同,改性材中的SiO2含量和分布不同;改性材的增重率最大达45％,气干密度可提高至0.6 g/cm3左右,抗弯强度、硬度及耐光老化性能等均相应提高.     

基于有限元理论木材温度场的数值仿真

对具有各向异性的木材温度场做了初步研究,给出根据木材稳态热传导分析的基本理论。针对木材的热各向异性,利用有限元的方法,对木材温度场进行了理论数值模拟计算和测量试验验证。仿真和试验结果比较可靠,误差在-3.5%～4.2%,能够满足工程计算的精度要求,证明了这种方法的有效性。     

基于随机有限元法的木材断裂参数的研究

引用简化的罚函数本构方程，完成幂律非线性随机有限元方法，将随机有限元方法引入木材断裂力学。考虑到裂纹尺寸的随机性，根据J积分的变化率以及J—K的关系计算出木材强度因子的变化曲线。为验证其可行性．进行相关实验，木材强度因子的测试曲线具有相同的变化趋势，误差在同一个标准差内，从而证明采用随机有限元方法对木材的断裂特性进行计算和预测是可行和适用的。