硼酸酯基自修复聚氨酯木材涂料制备与性能

涂层在长期使用过程中容易受到损伤而产生微小裂纹,暴露在空气、水分和盐分等介质中会加速微裂纹的扩散,使得涂料的防护性能和美观性能显著下降,而具备自修复能力的涂层能够延长涂层的使用寿命。首先以二乙醇胺(DEA)和四羟甲基苯硼酸(HPBA)为原料制备一端氨基一端羟基的含氮硼内配位的硼酸酯键化合物(NCBC),并将NCBC与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制备了两端羟基封端的含硼酸酯键化合物(MN);然后以聚四氢呋喃(PTMEG-1000)和MDI为原料,MN为扩链剂制备了自修复聚氨酯(PU)及其涂料。元素分析、核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱分析证明成功制备了NCBC和MN化合物,NCBC具有较好的耐水性能。试验结果表明:聚氨酯引入MN(n(MDI)∶n(NCBC)=1∶2.0)扩链剂,自修复PU的拉伸强度为6.06 MPa,修复后拉伸强度为5.47 MPa,自修复效率为90.2%。木材表面聚氨酯漆膜的铅笔硬度高达3H,附着力为0级,耐冲击性大于50 cm,柔韧性为2 mm,表面划痕在60℃条件下修复12 h后完全愈合,表明自修复聚氨酯漆膜具备良好的自愈合性能。

吸附聚丙烯酸对纳米碳管表面特征影响的研究

利用低温氮气吸附法系统研究了吸附聚丙烯酸 (PAA)的量对纳米碳管表面特征的影响 .分析结果表明 :当PAA吸附量增加到 2 68 98mg·g-1时 ,纳米碳管的比表面积下降了 46 97% ;虽然吸附PAA后的纳米碳管在 1 8nm以上的孔径分布特征基本上与原样一致 ,但孔容减少 ,这部分孔对比表面的贡献明显降低 ,同时出现 1 8nm以下的孔 ;通过氮气吸附等温线利用热力学方法计算的纳米碳管的表面分维值 (surfacefractaldimension)dSF由原样的 2 5 4下降至吸附后的 2 48,表明吸附PAA分子能够降低纳米碳管的粗糙度 .这些说明堵孔效应和屏蔽效应是纳米碳管表面特征改变的主要因素 ,这一研究对纳米碳管在吸附、催化等方面的应用有着非常重要的意义 .

脲醛树脂/单分散二氧化硅纳米胶黏剂

采用Stber方法合成了4种单分散二氧化硅颗粒,透射电子显微镜显示颗粒大小分别为190、100、60、30 nm,并研究了其对脲醛树脂胶黏剂性能的影响。结果表明,二氧化硅颗粒尺寸对胶合强度和甲醛释放量的影响存在显著的尺寸效应。随着颗粒的减小,胶合强度增加,达到国家标准要求的0.7 MPa以上;甲醛释放量显著降低,从E2级降到E1,低于1.5 mg/L。其中颗粒大小为100 nm的综合效果最好,100 nm以下的颗粒不能进一步降低甲醛释放量,可能是纳米颗粒之间的强烈相互作用而产生的聚集所致。硅烷偶联剂处理60 nm的二氧化硅表面,甲醛释放量能够继续降低,说明颗粒之间的聚集对性能有影响。

三聚氰胺添加方式对三聚氰胺改性脲醛树脂胶合纤维板性能的影响

研究了分次添加三聚氰胺的三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)胶黏剂对中密度纤维板内结合强度、弹性模量和静曲强度、吸水厚度膨胀率与甲醛释放量的影响。结果表明:分次添加有利于提高纤维板的物理力学性能,降低吸水厚度膨胀率,对E1级板材的甲醛释放量影响不大。因为后期加入的三聚氰胺,一方面提高了MUF与纤维的反应能力,另一方面起到了防水剂的作用。最优配方为随第一次尿素一起投入总质量50%的三聚氰胺,剩余三聚氰胺随第二次尿素加入。

玻璃纤维线植入方式对单板层积材力学性能影响

为了提高速生材制造单板层积材(LVL)的强度和拓宽其在结构材领域的应用,进行了以玻璃纤维线为底线、辅助聚乙烯纤维线为面线植入杨木单板以强化LVL力学性能的试验,分别探讨了玻璃纤维线线性表面单层植入及其表面处理、植入间隔,网状植入和线性双层植入杨木单板方式对LVL力学性能的影响。结果表明:通过硅烷偶联剂表面处理、减小植入间隔、网状植入和线性表面双层植入玻璃纤维进一步提高了LVL的弹性模量、静曲强度和冲击韧性,其中线性表面双层顺纹植入玻璃纤维线的效果最好,弹性模量提高42.5%,静曲强度提高51.4%,冲击韧性提高34.8%。研究结果对高效利用速生杨木制造高强度高模量LVL具有一定的参考价值。

杉木地板基材表面的浸渍抗菌

研究了杉木地板基材表面经过三聚氰胺抗菌树脂浸渍处理后抗菌性能。结果表明:未经处理杉木基材不具备抗菌性能,经过三聚氰胺浸渍处理后具备一定的抗菌性能,可能因为甲醛释放或三聚氰胺自身对细菌起到抑制作用;添加载银抗菌剂后,杉木表面的抗菌性能不断增强,当三聚氰胺中抗菌剂质量分数达1%时,抗菌率达99.9%,符合抗菌产品的要求,但抗菌剂的加入对浸渍树脂的渗透性有一定的延迟作用。

竹刨花防腐处理对酚醛树脂固化的影响

研究了防腐剂季铵铜(ACQ)浸渍处理竹刨花对酚醛树脂固化行为的影响。结果表明:防腐剂ACQ存在延迟酚醛树脂的固化,表现为酚醛树脂固化时间延长,差示扫描量热仪(DSC)放热峰向高温方向移动,但提高防腐剂浓度可以缩短固化时间;通过DSC曲线采用Kissinger方法计算了酚醛树脂的固化活化能,表明添加空白竹刨花的酚醛树脂活化能为69.1 kJ/mol,添加了ACQ处理的竹刨花的酚醛树脂固化活化能先增加到79.3 kJ/mol后降低到60.2 kJ/mol,Ozawa法计算的固化活化能结果与Kissinger方法一致,虽然两者的理论基础存在差异,但都显示防腐剂的存在延迟了酚醛树脂固化。主要原因可能源于防腐剂中的有机成分(ACQ中的十二烷基二甲基苄基氯化铵)在竹刨花表面吸附屏蔽引起。此外,防腐剂的Cu2+对酚醛树脂的固化起到一定的促进作用,但这种促进作用没有有机成分的吸附屏蔽作用来得显著,总体上表现为延迟酚醛树脂固化。

MUF胶黏剂的稀释对降低纤维板施胶量的影响

研究了三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)胶黏剂稀释前后低施胶量纤维板的物理力学性能,结果表明:随着施胶量的降低,纤维板的弹性模量(MOE)、静曲强度(MOR)和内结合强度(IB)有所降低,而吸水厚度膨胀率(TS)则有所上升。加水稀释至1.5倍的MUF胶黏剂可以明显提高施胶量为9%的纤维板的MOE、MOR和IB,降低纤维板的TS,而对甲醛释放量影响不大(E1级),并与12%施胶量的纤维板性能相当。而进一步稀释的MUF胶黏剂将使纤维板出现分层鼓泡等现象。

二氧化钛交联三元乙丙橡胶复合材料及其性能

通过溶液沉淀法制备了二氧化钛交联的三元乙丙橡胶(EPDM)复合材料,扫描电镜和溶解、溶胀结果表明二氧化钛有效地交联了EPDM基体,全反射傅立叶红外光谱表明偶联剂修饰二氧化钛颗粒和EPDM接枝马来酸酐是有效交联的重要原因。随着二氧化钛填充量的增加,使基本无力学性能的三元乙丙橡胶力学强度提高到6.2 MPa,断裂伸长率提高到2435%,热分解温度提高20℃,进一步增加填充量,由于粒子之间的聚集而使复合材料性能下降。

AFM研究TiO_2纳米颗粒的聚集行为

采用原子力显微镜(AFM)研究了TiO_2颗粒在不同介质条件下的聚集行为。结果表明,TiO_2的聚集存在两重行为即大颗粒间的弱聚集和晶粒间的强聚集。超声条件下,水中可以打开大颗粒间的弱聚集而不能打开强聚集,但是在同样条件下通过选择含有单供电子的分子如丁酮或三乙胺为介质,可以打开强聚集得到单个晶粒。结合介质的分子结构,提出了TiO_2的聚集源于表面不饱和配位原子的氢键及配位的作用机理。对理解底端向上策略组装纳米晶粒和避免纳米颗粒在应用中存在的聚集问题有重要意义。

对氨基酚改性脲醛树脂胶粘剂

研究了对氨基酚(p-aminophenol)对低物质量比脲醛树脂的胶合强度和甲醛释放量的影响。结果表明,添加1%对氨基酚就可以显著提高胶合板的胶合强度,达到255%,符合Ⅱ类胶合板国标要求,甲醛释放量达E2级。进一步添加对氨基酚到2%,甲醛释放量可达E1级。对氨基酚改性脲醛树脂的性价比基本与常用的三聚氰胺改性相当。

浸渍酚醛树脂/层状硅酸盐固化活化能的研究

通过DSC方法探讨了层状硅酸盐对低分子量酚醛树脂固化活化能的影响,研究了不同升温速率下浸渍酚醛树脂/层状硅酸盐的固化行为。用Kissinger和Ozawa方法进行DSC数据处理,获得固化活化能。结果表明,层状硅酸盐的加入,提高了酚醛树脂的活化能,用Kissinger方法计算得到的活化能从8.23kJ/mol变化到10.43kJ/mol,用Ozawa方法计算得到的活化能从10.52kJ/mol变化到12.30kJ/mol,两种处理数据方法的理论虽然存在差异,但活化能的变化趋势相互一致,表明层状硅酸盐的加入对酚醛树脂固化有阻碍作用。

聚乙烯吡咯烷酮调制的碳酸钙体外仿生结晶研究

研究了含酰胺基的聚乙烯吡咯烷酮模型分子调制下碳酸钙的体外仿生结晶。4h后在XRD上存在24.8°和27.1°衍射峰且在FTIR上观察到745cm-1和1490cm-1峰,表明聚乙烯吡咯烷酮能稳定碳酸钙的亚稳相,球霰石的存在时间从20min延长到4h。SEM研究表明,存在1～5μm的球霰石聚集微球,说明碳酸钙的结晶不是一步完成的,还包括随后的转变和组织。该模型体系的研究对于理解生物矿物机制和底端向上策略合成功能无机材料具有重要意义。

面向市场需求的林科特色材料专业人才培养

首先分析市场需求对林科特色材料专业人才培养的重要性,认为林科特色材料专业人才培养需要注重与产业、地域和学科交叉等相匹配,最后预测林科特色材料专业毕业生将在功能与结构生物质材料、胶黏剂与涂料和新兴复合材料等方面形成具有林科特色材料专业的新市场。

等离子体处理对稻秸/聚乙烯复合材料界面的改性

采用红外光谱、表面自由基、动态热机械性能分析和电子显微镜等分析方法,研究了氮气低温等离子体处理对聚乙烯塑料表面改性效果以及对稻秸与聚乙烯界面相容性的影响。结果表明:经氮气等离子体处理,聚乙烯塑料分子上引入了极性基团,提高了塑料的表面润湿性和表面反应活性,改善了稻秸纤维与聚乙烯塑料的界面相容性,并使复合材料力学性能(存储模量)得以提高;等离子体处理时间和强度对塑料表面的改性效果有较大影响。

基于吸附等温线的表面分形研究及其地球科学应用

矿物岩石的表面微形貌和孔隙结构是影响其地球化学行为的关键因素,从纳米尺度上表征这一特征对地球化学动力学研究和材料研发有着重要的意义。重点介绍了基于吸附等温线的分形研究方法,以表征纳米尺度上矿物或岩石表面的不规则性和微孔隙结构。从该方法的物理化学原理出发,对比分析了其适用范围和样品限制。在综合当前煤岩学、土壤学、材料学等领域的应用研究成果的基础上,提出了该分形研究方法在地球科学研究中的应用前景和发展趋势。

尿素-乙二醛-聚乙烯醇树脂合成及胶合性能研究

以尿素、乙二醛、聚乙烯醇为原料,采用碱-酸工艺合成缩聚树脂,并将该树脂用于胶合板的制备。采用Design Expert 8.0.6软件进行中心组合试验设计,考察乙二醛与尿素摩尔比、聚乙烯醇添加量(质量百分比)、加成反应pH(OH-)和缩聚反应pH(H+)4因素对树脂合成及胶合性能的影响。结果表明:尿素-乙二醛-聚乙烯醇树脂的胶合强度达不到II类胶合板的标准,但甲醛释放量可达到E0级水平。

封闭型聚氨酯预聚体共混改性MUF树脂特性研究

本文通过合成封闭型聚氨酯预聚体(BPUP)对MUF树脂进行共混改性处理,研究了-NCO/-OH(R值)及预聚体添加量对共混胶粘剂胶合性能的影响;并探讨了基材含水率对共混胶粘剂润湿性的影响规律。结果表明:随着R值增加,共混胶粘剂的粘度、p H值和干湿强度均呈增加趋势,接触角整体呈下降趋势;随着BPUP添加量增加,共混胶粘剂的干、湿胶合强度和木破率明显提高;随着基材含水率的增加,初接触角减小,平衡接触角增大,胶粘剂在基材表面的扩散-渗透速率降低,润湿性减弱。

热压过程中不同温度条件下豆胶红外光谱分析

为了揭示豆胶在胶合板热压过程中特性的变化,通过红外光谱分析模拟豆胶胶合板压板过程中的温度条件下的豆胶胶层的微观特征,同时比较了自制豆胶、常用的商业豆胶及纯大豆蛋白的光谱特性。结果表明:不同对比条件下,红外谱图在不同位置均有变化,经对比分析和分峰分析,表明商业豆胶大豆蛋白的二级结构在模拟热压温度160℃处理条件下有明显的改变,此间可能发生蛋白质高级结构的改变,而在80℃变化不太明显;此外,在比较自制豆胶、商业豆胶和大豆蛋白的光谱特性中发现,商业豆胶并没有明显改变蛋白质的特性,而自制豆胶采用尿素改性大豆蛋白,则多处特征峰发生变化。

生物酶处理方法改善稻秸/聚乙烯界面相容性的研究

研究了生物酶处理对稻秸纤维表面改性效果以及对稻秸/聚乙烯界面相容性的影响。结果表明:经纯内切型纤维素酶处理,有效降低了稻秸纤维的表面润湿性和表面反应活性,改善了稻秸纤维与聚乙烯塑料的界面相容性,并使复合材料力学性能(存储模量)得以提高。