低共熔溶剂预处理对表面矿化木材性能的影响OA北大核心CSTPCD

【目的】为了解决木材矿化改性渗透难、矿化位点少等问题,本研究采用低共熔溶剂(DES)预处理速生杨木、打开木材渗透通道、构建活性位点,研究低共熔溶剂预处理对表面矿化木材性能的影响。【方法】本研究使用DES预处理杨木构建矿化位点,诱导SiO2在木材表面实现原位矿化,再通过热压制备表面矿化木材,分析DES预处理对表面矿化木材物理力学性能的影响作用;以较优条件制备表面矿化木材,并分析其微观结构形貌和热性能。【结果】(1)表面矿化木材的密度、质量增长率和表面硬度均随DES预处理时间的增加呈先上升后下降的趋势;预处理为2 h时,较未处理材分别提高了35.25%、16.35%和51.53%;表面矿化木材的疏水性大幅提高,预处理0.5 h时初始接触角增大了74.08%。(2)DES预处理可以显著改善表面矿化木材力学性能;当DES预处理时间为2 h时,表面矿化木材的抗弯强度和弹性模量分别提升了20.53%和214.55%。(3)表面矿化处理向木材内引入SiO2形成有机–无机杂化结构,提高木材阻燃性能;DES预处理2 h时,表面矿化木材的质量残余率相较于未处理材提高了70.81%,热释放速率降低了69.9 kW/m^(2),总热释放量降低了27.3 MJ/m^(2)。【结论】速生杨木经DES预处理和表面矿化联合改性后物理力学性能提升,热稳定性和阻燃性能良好。