CaCO3-木材復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、為了緩解我國優(yōu)質木材資源短缺的現(xiàn)狀，進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，實現(xiàn)低檔木材的高檔化，本研究分別利用化學沉淀法和水熱法，在木材內部原位生成CaCO3等無機物，制備出CaCO3/木材復合材料，并利用XRD、光學顯微鏡和掃描電鏡（SEM）對材料的形貌結構進行表征；利用萬能力學試驗機對復合材料的軸向力學性能進行測試研究；利用錐形量熱儀（CONE）和差示掃描量熱儀（DSC）對復合材料的燃燒性能和熱穩(wěn)定性進

2、行研究。
　　具體研究內容包括：
　　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），在木材基質內部生成CaCO3，得到CaCO3/木材復合材料。XRD研究結果表明在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；光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡表明：木材內部結構沒有產(chǎn)生破壞，CaCO3在木

3、材細胞腔及細胞壁內分布均勻且結合緊密，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；力學試驗機測試結果表明，復合材料的軸向抗壓強度、彈性模量和比例極限較素材相比，分別提高了約42％、53%和48%；錐形量熱儀測試結果表明，素材燃燒后只剩下灰分，而復合木材成炭現(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，使在木材基質內部原位生成CaCO3，得到CaCO3/復合木材。XRD研究結果表明在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；隨著前驅液中的Ca(Ac)2濃度的增大，碳酸鈣的特征衍射峰強度變大；光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡表明，復合木材結構沒有出現(xiàn)破損現(xiàn)象，CaCO3在木材細胞腔及細胞壁內分布均勻且結合緊密，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、材細胞內腔和細胞間隙中；力學性能測試結果表明，復合材料的軸向抗壓強度、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%；復合材料和素材的DSC對比圖表明，復合材料僅在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，在木材基質

6、內部生成CaCO3和Mg(OH)2，得到CaCO3/Mg(OH)2/木材復合材。XRD研究結果表明在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度變強；光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡表明，復合木材內部結構完整，CaCO3、Mg(OH)2在木材細胞腔及細胞壁內分布均勻且結合緊密；力學試驗機結果表明，在不同濃度和溫度下制備出