木材-異氰酸酯界面作用及其力學性能的研究.pdf

1、異氰酸酯膠粘劑對木材膠接機理是近十年多來木材膠粘劑研究的焦點。本文用反相氣相色譜法(IGC);X射線光電子能譜(XPS)，掃描電鏡(SEM)和力學試驗機等技術手段詳細研究了木材/異氰酸酯膠粘劑的界面物理作用。 通過反相氣相色譜法測定表面自由能，得知水曲柳和楊木的表面色散自由能分別為36.32 mJ·m<'-2>和37.98mJ·m<'-2>(323.15K)，兩樹種表面色散作用能差別不大，均屬高能表面；二者表面接受電子能力均大于

2、給電子能力，表現(xiàn)出很強的酸性特性。對異氰酸酯膠粘劑和酚醛樹脂膠粘劑IGC研究發(fā)現(xiàn)，與木材表面特性相反，兩種樹脂表面均顯示堿性特性，從理論上證明了木材與膠粘劑能夠產(chǎn)生表面酸堿作用。酚醛樹脂的表面色散自由能為34.38 mJ·m<'-2>，略大于異氰酸酯膠粘劑的31.80 mJ·m<'-2>，但異氰酸酯膠粘劑的堿性常數(shù)接近于酚醛樹脂的兩倍，總表面自由能也比酚醛樹脂大。 在微觀界面分析中，為了便于研究界面，用更為平整、致密的纖維素膜代

3、替了多孔的木材。XPS分析發(fā)現(xiàn)異氰酸酯膠粘劑與纖維素膜界面具有分子擴散現(xiàn)象，而且在界面處發(fā)生氫鍵作用。SEM觀察到異氰酸酯膠粘劑比酚醛樹脂膠粘劑對纖維素膜具有更佳的界面相容性；在同一種異氰酸酯膠粘劑中，固化溫度不同，界面相容性也有明顯的區(qū)別。 為了研究上述體系的宏觀力學性能，進行了纖維素膜/異氰酸酯膠粘劑膠接試件的剪切強度實驗。發(fā)現(xiàn)低溫固化膠接接頭破壞模式為纖維素膜、膠粘劑界面破壞，高溫固化膠接接頭為膠層破壞，與微觀界面分析結果