CaCO3-木材復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、為了緩解我國優(yōu)質(zhì)木材資源短缺的現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高速生林木材資源的綜合利用率和使用價值，降低木材的易燃特性，實(shí)現(xiàn)低檔木材的高檔化，本研究分別利用化學(xué)沉淀法和水熱法，在木材內(nèi)部原位生成CaCO3等無機(jī)物，制備出CaCO3/木材復(fù)合材料，并利用XRD、光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡（SEM）對材料的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；利用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料的軸向力學(xué)性能進(jìn)行測試研究；利用錐形量熱儀（CONE）和差示掃描量熱儀（DSC）對復(fù)合材料的燃燒性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)

2、行研究。
　　具體研究內(nèi)容包括：
　　一．以速生林泡桐木材為基體，分別真空浸漬不同濃度的CaCl2和Na2CO3溶液（濃度比為1:1），在木材基質(zhì)內(nèi)部生成CaCO3，得到CaCO3/木材復(fù)合材料。XRD研究結(jié)果表明在2θ=30.48和44.25處出現(xiàn)明顯的CaCO3的特征衍射峰，且低溫下生成的CaCO3主要以方解石為主，較高溫度有利于文石型碳酸鈣的形成；光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡表明：木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有產(chǎn)生破壞，CaCO3在木

3、材細(xì)胞腔及細(xì)胞壁內(nèi)分布均勻且結(jié)合緊密，在低溫下呈菱形正六面體狀、塊狀，且隨著制備溫度的升高，呈顆粒、長棒狀；力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測試結(jié)果表明，復(fù)合材料的軸向抗壓強(qiáng)度、彈性模量和比例極限較素材相比，分別提高了約42％、53%和48%；錐形量熱儀測試結(jié)果表明，素材燃燒后只剩下灰分，而復(fù)合木材成炭現(xiàn)象甚為明顯，在熱釋放速率和總煙釋放量上，復(fù)合材都低于素材，分別下降了約31%和89%，起到了良好的阻燃抑煙改性效果。
　　二．以速生林泡桐木材為基體，

4、真空浸漬CO(NH2)2和Ca(Ac)2混合液，使在木材基質(zhì)內(nèi)部原位生成CaCO3，得到CaCO3/復(fù)合木材。XRD研究結(jié)果表明在2θ=27.1、32.7和48.4處均出現(xiàn)了較為明顯的碳酸鈣的特征衍射峰；隨著前驅(qū)液中的Ca(Ac)2濃度的增大，碳酸鈣的特征衍射峰強(qiáng)度變大；光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡表明，復(fù)合木材結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)破損現(xiàn)象，CaCO3在木材細(xì)胞腔及細(xì)胞壁內(nèi)分布均勻且結(jié)合緊密，主要呈菱形正六面體狀和花束狀，碳酸鈣以共混狀態(tài)存在于木

5、材細(xì)胞內(nèi)腔和細(xì)胞間隙中；力學(xué)性能測試結(jié)果表明，復(fù)合材料的軸向抗壓強(qiáng)度、彈性模量和比例極限較素材相比，最大提高值分別為較素材分別增加了74.45%、125%和77.62%；復(fù)合材料和素材的DSC對比圖表明，復(fù)合材料僅在200°C左右處有一個明顯的吸熱峰，其它位置處沒有較為明顯的吸放熱峰，熱穩(wěn)定性好，阻燃效果佳。
　　三．以速生林泡桐木材為基體，真空浸漬Ca(Ac)2、CO(NH2)2和Mg(NO3)2混合液，高溫水熱反應(yīng)，在木材基質(zhì)

6、內(nèi)部生成CaCO3和Mg(OH)2，得到CaCO3/Mg(OH)2/木材復(fù)合材。XRD研究結(jié)果表明在2θ=24.1、26.1和31.7處出現(xiàn)了明顯的碳酸鈣特征衍射峰，在2θ=44.6處出現(xiàn)了明顯的氫氧化鎂特征衍射峰。且隨著濃度的變大，碳酸鈣和氫氧化鎂的特征衍射峰的強(qiáng)度變強(qiáng)；光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡表明，復(fù)合木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整，CaCO3、Mg(OH)2在木材細(xì)胞腔及細(xì)胞壁內(nèi)分布均勻且結(jié)合緊密；力學(xué)試驗(yàn)機(jī)結(jié)果表明，在不同濃度和溫度下制備出