无机质复合木材的复合工艺与性能

以我国丰富的速生人工林杨树木材为原料,以含硅、铝、硼、磷元素的离子化合物为浸渍溶液,采用双离子扩散的方法,通过浸渍木材后,使离子在木材孔隙内或细胞壁上发生沉淀反应,所得到的复合材料称为无机质复合木材。由于生成了不溶于水的沉淀物填充在木材的孔隙内,所以改善了木材的热分解特性和强度性能。研究表明,采用负压-正压试验处理设备强制将浸渍溶液灌注入木材内比室温常压浸渍的效果好,增重率能够提高3～5倍;用电子显微镜观察处理木材,无机质物质填充了木材的导管、木纤维和纹孔;热重分析表明,处理材热分解的峰顶点在420℃,到550℃失重率为32%。在研究范围内,处理材的强度与其增重率呈现正相关关系。

无机质复合木材研究进展

简述了扩散法和溶胶-凝胶法制备无机质复合木材的研究现状和机理,指出无机质复合木材的制备正朝着多元复合、无机有机共混的方向发展。今后研究应在先进研究方法的基础上,在不削弱木材多孔结构的前提下,以强化细胞壁为主要目标制备无机质复合木材,赋予人工林木材高强度、高性能。

无机质复合木材研究进展

简要论述了木材—无机质复合材料的基本内涵与分类 ,综合介绍近年来国内外无机质复合木材的制备 ,对无机质复合木材的研究进展进行了评述。提出随着纳米材料在木材科学与技术中的应用 ,必将给无机质复合木材的研究带来新的动力。

日本在无机质复合木材领域的研究进展

无机质复合木材是近年来木材化学改性领域中研究活跃的主题之一 ,文中简要叙述了溶胶 -凝胶法制备木材 -无机质复合材料的基本反应历程 ,介绍了近年来日本在无机质复合木材研究方面的进展情况。

溶胶—凝胶法制备木材—无机质复合材料(之一)——具有多孔结构的无机质复合木材

本文介绍了利用结合水在木材细胞壁内形成硅凝胶的烷氧基硅烷溶胶——凝胶过程 ,研制具有木材多孔特性的木材——无机质复合材料的研究方法。研究发现 ,细胞壁内形成的硅凝胶是有选择性的 ,对试样来说 ,结合水的湿含量越高 ,形成的凝胶量也越多。对生成硅凝胶量不同的复合材料进行评估的结果表明 ,复合材料内部凝胶含量越高 。

硅气凝胶在木材-纳米无机质复合材料中的应用

气凝胶是一种新型的纳米多孔结构材料,具有可在纳米尺度控制和剪裁的连续的三维网络结构,具有许多优异的性能和广阔的应用前景。结合气凝胶的制备过程,阐述了气凝胶的概念、性能、CO2 超临界干燥工艺,探讨了硅气凝胶与木材的结合方式。随着二氧化硅气凝胶在木材科学与技术中的应用,必将给无机质复合木材的研究带来新的动力。

木材-无机质复合材料的制备方法及改性

主要介绍了渗透复合等木材-无机质复合材料制备的主要方法和无机质复合材料的改性。

溶胶─凝胶法制备木材─无机质复合材料(之四)──木材和无机物质之间的化学键对提高性能的影响

异氰酸盐、环氧树脂、乙烯树脂和甲基丙烯酸树脂类的硅烷偶联剂在无水条件下被用于木材的化学改性，首先是无机改性。已经发现异氰酸盐和环氧树脂类试剂与木材细胞壁共价地键联，而乙烯树脂和甲基丙烯酸树脂类试剂主要作为均聚物引入木材中。然后化学改性木材用四乙氧基硅烷（ＴＥＯＳ）处理，用溶胶－凝胶法制备带有ＳｉＯ２凝胶的化学改性木材－无机质复合材料。已经发现，与其它两种复合材料相比，在所制备的异氰酸盐和环氧树脂类无机复合材料内部，ＳｉＯ２凝胶同与木材物质共价键合的硅烷偶联剂缩聚，这对于尺寸稳定性和耐热性更为有效。因而，之所以出现这种效应。可能是由于木材通过硅烷偶联剂与ＳｉＯ２凝胶之间的共价键。这样可以断定化学键对于有效地提高木材－无机质复合材料的木材性能是非常重要的。

溶胶-凝胶法制备木材-无机质复合材料(之二)──超声波处理对制备木材-无机质复合材料的影响

通过烷氧基硅烷溶胶－凝胶法制备木材－无机质复合材料的方法在以前的论文中已经发表过。在本研究的制备中，采用了超声波辐射处理。结果表明，对于湿度调节试样所制备的（木材）复合材料，这种处理（方法）是有效的，得到的 ＳｉＯ２凝胶的 ＷＰＧ提高了 １５％～３０％。对所制备的两类复合材料的评估清楚地表明，与在细胞腔内形成的硅凝胶相比，（在细胞壁内）仅仅获得了很小的 ＷＰＧ，而细胞壁内（硅）凝胶对木材尺寸稳定性、耐火性和耐蚁性有很大的影响。因此，对木材一无机质复合材料性能的改善是可能的，尤其是尺寸稳定性和耐火性，存在着局部化学效应。本项研究所提供的制备方法，有可能使无机复合木材具有更好的性能，保留了木材多孔结构特性。

通过溶胶—凝胶法制备木材—无机质复合材料(之三)—化学改性木材—无机质复合材料

为了与无机物键合 ,用 3-异氰酸丙酯基三乙氧硅烷 (IPTEOS)对木材进行化学改性。然后用四异丙基钛酸酯的异丙醇溶液处理所制备的化学改性木材 ,以制备化学改性的具有Ti O2 凝胶的木材—无机质复合材料。在这些复合材料中 ,Ti O2 凝胶在细胞腔中沉积 ,在细胞壁内表面与木材物质化学键合。这样的复合材料具有耐火效能 ,表现出大的尺寸稳定性。此外 ,将其与用四异丙基钛酸酯的异丙醇溶液制备的木材—无机质复合材料相比较 ,结果表明 ,用IPTEOS化学改性对接着用四异丙基钛酸酯处理 (化学改性木材 )以改善木材的性能是有效的。

天然生物矿化木材中硅及其他元素含量

很多种木材细胞中都含有二氧化硅、草酸钙、碳酸钙等无机晶体,这些无机物质在木材中起到了提高木材物理力学强度,克服木材自身缺点(如易腐、易燃、尺寸不稳定等)的作用,在结构上这些无机物质与木材本身构成了一种天然复合材料,即木材-无机质复合材料。生物矿化研究以活立木为对象,为木材生物改性和新材料开发提供了新思路。要实现木材-无机质生物矿化复合材料的人工模拟,关键是研究木材中无机硅等的含量情况以及生物矿化所形成的木材-无机质复合材料的形成机理。本文主要对生物矿化木材中矿物质的含量情况进行探讨,并提出今后的研究方向。

木材中SiO_2的含量及其作用

SiO2在木材中能提高木材机械、物理强度,克服各向异性、易燃、易腐、尺寸不稳定等缺陷.研究了有关木材中SiO2的含量及分布的情况;分析了影响木材中SiO2含量的主要因素,如土壤中无机元素的含量、树龄、树木的生长对矿质元素的需求和木材密度等;阐述了木材中SiO2含量对木材的物理力学性质的影响和作用;对今后的研究提出了方向.

无机质复合速生材研究现状与展望

速生人工林种植面积大,生长周期短,在取代天然林资源方面具有得天独厚的产量优势,但存在结构疏松、密度小、强度低等缺陷,导致其使用范围大受限制。使用无机材料对人工速生材进行改性处理可有效提高速生材性能和用途。文中简要总结无机质复合木材制备方法-扩散法、溶胶-凝胶法和真空浸渍法,以及无机材料改性处理对速生木材在力学性能、尺寸稳定性、阻燃性、表面疏水性和表面耐候性方面的改善,以期为人工林速生材无机材料改性提供技术参考。