糠醇单体与预聚体混合物改性杨木

【目的】研究糠醇单体与预聚体混合物浸渍改性木材的可行性,以提高糠醇预聚体利用率,降低生产成本,促进糠醇树脂改性技术的产业化发展。【方法】以马来酸酐为催化剂、硼砂为稳定剂、水为稀释剂,调控糠醇预聚体与单体比例,配制成均一稳定的水溶性木材改性溶液。采用此溶液浸渍改性杨木,并与糠醇单体改性杨木的增重率、浸出率、尺寸稳定性和力学性能进行比较。【结果】当糠醇单体与预聚体质量比为35∶15时,可配制成均一稳定、糠醇质量分数为50%的单体与预聚体混合物改性溶液。采用此溶液浸渍改性杨木的增重率为90.47%,比相同糠醇质量分数的单体改性材提高6.41%;浸出率为5.27%,比单体改性材降低14.17%。混合物改性材径向、弦向和体积抗湿胀率分别为77.76%、62.56%和70.02%,比单体改性材分别提高4.80%、1.00%和2.07%。混合物改性材顺纹抗压强度为69.93 MPa,比单体改性材提高12.55%,弯曲强度和弹性模量分别为75.86 MPa和11.36 GPa,比单体改性材均略有降低。当单体、预聚体混合物改性溶液中糠醇质量分数降低到44%时,该混合物改性溶液浸渍处理杨木的增重率与糠醇质量分数为50%单体改性溶液浸渍处理杨木的增重率相当,且2种改性材的浸出率、抗湿胀率和力学性能均非常接近。红外光谱分析表明,混合物改性材红外光谱吸收峰的变化与单体改性材类似,均在790和735 cm-1附近出现归属呋喃环与支链的碳碳键吸收峰,说明糠醇树脂已进入改性材。同时,混合物改性材和单体改性材在3 352和1 329 cm-1附近归属羟基吸收峰的峰强度均有所降低,而在1 245 cm-1附近归属苯环与酚羟基的碳氧键吸收峰的峰形变宽且向右发生偏移,说明糠醇单体和混合物均与木材中羟基发生化学交联。激光扫描共聚焦显微镜分析表明,混合物改性材与单体改性材一样,在木材细胞腔、细胞壁和胞间层都可见糠醇树脂存在,且细胞腔内糠醇树脂总是存在于细胞壁内壁。【结论】通过调控糠醇单体与预聚体比例,可得到均一稳定的木材改性溶液,改性溶液浸渍处理杨木的性能略优于相同质量分数的单体改性溶液。为获得增重率相近的改性材,混合物的糠醇质量分数应低于单体的糠醇质量分数。