氣凝膠型木材制備方法的初步研究.pdf

1、根據(jù)天然木材的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，某些天然木材具備與氣凝膠相近的基本結(jié)構(gòu)和屬性。因此，可以探索將輕質(zhì)、多孔、滿足氣凝膠材料的基本條件的天然木材—輕木，通過(guò)化學(xué)、物理等手段處理再經(jīng)超臨界單元操作，將其制備成為天然木材屬性的氣凝膠材料，以期提供一種高韌性低密度的氣凝膠材料，代替某些人工合成的氣凝膠材料在某些特殊領(lǐng)域發(fā)揮作用，則利于實(shí)現(xiàn)木材的高附加值利用。
　　按照上述思路，通過(guò)研究得出如下結(jié)論:
　　(1)本實(shí)驗(yàn)嘗試了強(qiáng)堿溶液、弱堿溶液、

2、強(qiáng)氧化性弱酸、強(qiáng)氧化性弱酸和發(fā)煙溶液、強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿、中性溶液等6種不同的方法潤(rùn)漲輕木試件的體積。利用各種試劑處理過(guò)的試件，在常溫常壓下可以達(dá)到最大的膨化率為16.5％。綜合考慮各種方法膨化效果的穩(wěn)定性，中性溶液處理以及強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的方法為本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考察的方法。
　　(2)經(jīng)正交試驗(yàn)可知，在超臨界流體的多項(xiàng)物理參數(shù)中動(dòng)態(tài)時(shí)間Hd是決定干燥效果的主要因素，其余各因素按照對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響由大到小依次為動(dòng)態(tài)壓力Pd、動(dòng)態(tài)溫

3、度Td、靜態(tài)壓力Ps等。從實(shí)驗(yàn)中各個(gè)水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看對(duì)保持試件低密度最有利的相對(duì)最佳干燥工藝為:流體動(dòng)態(tài)壓力20MPa，動(dòng)態(tài)溫度50℃，動(dòng)態(tài)時(shí)間6小時(shí)，靜態(tài)壓力15MPa。對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析可知?jiǎng)討B(tài)時(shí)間Td在F=0.1水平下是影響干燥后試件密度大小的顯著因素。
　　(3)通過(guò)對(duì)輕木素材、中性溶液處理的輕木試件以及經(jīng)強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的輕木試件力學(xué)性能檢測(cè)可知:只有中性溶液處理試件的端面硬度有所增大;此外，中性溶

4、液處理試件的順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎彈性模量、抗彎強(qiáng)度、弦面硬度均有所下降;經(jīng)強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的試件的順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎彈性模量、抗彎強(qiáng)度、端面和弦面硬度均有所下降且與中性溶液處理試件相比除順紋抗壓強(qiáng)度下降幅度較小以外，其余力學(xué)性能均有大幅下降。
　　(4)對(duì)三種試件的熱學(xué)性能評(píng)價(jià)可知:中性溶液處理以及強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的試件的導(dǎo)溫系數(shù)均有所增加，其中強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的試件的導(dǎo)溫系數(shù)增加較大;經(jīng)兩種處理方法處理后的試件的

5、導(dǎo)熱系數(shù)均有所降低。其中，經(jīng)強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的試件的導(dǎo)熱系數(shù)降低幅度較大。
　　(5)通過(guò)對(duì)三種試件的吸聲系數(shù)的測(cè)定可知:用中性溶液處理過(guò)的試件在1000Hz處的的吸收系數(shù)增大到38％;用強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理過(guò)的試件在2000Hz處的的吸收系數(shù)增大到65％;兩種處理方法都提高了試件的吸聲系數(shù)。
　　(6)從三種試件的SEM照片中可知:經(jīng)強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理的試件中導(dǎo)管腔內(nèi)部存在結(jié)晶物質(zhì);經(jīng)過(guò)超臨界流體干燥過(guò)的試件細(xì)

6、胞壁有裂紋產(chǎn)生，這是處理后試件的力學(xué)性能普遍降低的原因之一。
　　(7)對(duì)三種試件進(jìn)行FT-IR分析可知，經(jīng)中性溶液處理與強(qiáng)氧化性弱酸和弱堿處理后的試件較素材相比在化學(xué)基團(tuán)的表現(xiàn)上無(wú)明顯差別，這說(shuō)明兩種處理方法所采用的溶液在輕木內(nèi)部沒(méi)有生成新的物質(zhì);并且可以證明SEM照片中所見(jiàn)結(jié)晶僅是藥液殘留在輕木細(xì)胞腔中的物質(zhì)。
　　(8)三種試件的XRD譜圖表明:與素材相比，經(jīng)中性溶液處理以后輕木試件的結(jié)晶度會(huì)有所增高;經(jīng)強(qiáng)氧化性弱酸和