蒙脱土/聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液改性木材的力学性能

【目的】木材化学改性是提高人工林速生材力学性能,延长其使用寿命,扩大其应用范围的有效途径。使用有机蒙脱土(OMMT)对木材进行改性处理具有较好的前景。但由于有机蒙脱土在水中不易分散,且粒径较大,难以进入到木材细胞壁中而限制了其应用。因此,提高OMMT在水中的分散性,增大其层间距可为其进入木材细胞壁内创造条件,是改性增强木材的有效手段。【方法】本研究采用一种水性的聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液(PEG/HBPA)作为载体使OMMT在水中稳定分散。将改性剂通过浸渍处理改性木材,测试了改性材的力学性能,并探讨了不同层间离子的OMMT对改性效果的影响。【结果】4种OMMT均能够稳定分散进入到PEG/HBPA中,经过24 h静置后无明显的分层和沉淀,乳液粒径和黏度无明显变化。木材经过PEG/HBPA处理后,除端面硬度外,力学性能有所提高,加入OMMT后力学性能进一步提高,并增加了改性材的端面硬度。OMMT层间离子中含有氨基、羟基、羧基等官能团,能使OMMT更好地进入到木材细胞壁中,其中层间离子含有氨基的OMMT改性效果较好,改性后木材顺纹抗压强度为82.2 MPa,抗弯强度为98.2 MPa,端面硬度为8920 N。【结论】使用PEG/HBPA乳液可以均匀分散OMMT,并使其进入到木材细胞壁,增强木材的力学强度,这对实现人工速生材的环保高效利用具有一定的指导意义。

聚乙二醇交联水性超支化聚丙烯酸酯分散有机蒙脱土浸渍处理木材的性能

采用低分子量聚乙二醇200(PEG-200)与实验室合成的水性超支化聚丙烯酸酯(HBPA)分散有机蒙脱土(OMMT)乳液作为木材浸渍处理改性剂,对青杨(Populus cathayana Rehd.)边材进行浸渍处理,并对改性剂及其改性处理材进行化学结构分析以及形貌表征,分析改性剂对处理材的作用机理以及改性剂在处理材内的形态,并测试处理材的物理力学性能指标。结果表明:PEG-200与HBPA具有较好的相容性,OMMT在其中呈部分剥离状态;经过浸渍处理,部分HBPA和OMMT能够进入到木材细胞壁内,PEG能在HBPA和木材之间形成交联作用,但OMMT质量分数在4%时,部分OMMT填充在木材细胞腔内。改性剂处理材的物理力学性能提升,但OMMT质量分数4%相对2%的提升幅度不大。

基于自缩合自由基聚合超支化聚合物的制备及表征

与线型聚合物相比,超支化聚合物存在高度支化结构从而使其具有许多突出性能,在很多领域具有广阔的应用前景。以同时含有一个双键和两个原子转移自由基聚合(ATRP)引发点的丙烯酸(2,3-二(2-溴代)丙酰氧基)丙酯单体,通过调节丙烯酸(2,3-二(2-溴代)丙酰氧基)丙酯/丙烯酸正丁酯的物质的量比,以溴化亚铜(CuBr)/五甲基二乙烯三胺(PMDETA)为催化体系,进行原子转移自由基自缩合聚合。所得到聚合物的分子量和支化度分别通过凝胶色谱(GPC)和核磁共振氢谱(~1H NMR)进行表征。结果表明,随着聚合时间,单体转化率,丙烯酸(2,3-二(2-溴代)丙酰氧基)丙酯/丙烯酸正丁酯物质的量比的增加,数均分子量和支化度逐渐增加。