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木纤维/无机纳米复合材料制备及板材性能研究

作　者: 姜维娜
导　师: 徐莉
学　校: 南京林业大学
专　业: 材料学
关键词: 杨木纤维 无机纳米复合材料 中密度纤维板 尺寸稳定性 阻燃性
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要


本文通过溶胶-凝胶技术制备了三种不同溶胶,并研究了适宜的制备条件及影响因素。在压力作用下将三种不同溶胶分别浸到杨木纤维细胞壁中与壁上羟基缩合,制备出三种杨木纤维／无机纳米复合材料,通过IR,粉末X-ray衍射,29Si NMR, SEM-EDX等研究了复合材料的结构。以三种杨木纤维／无机纳米复合材料为原料压制了三种中密度纤维板,其尺寸稳定性和阻燃性能明显提高。研究结果表明：1.制备杨木纤维／无机纳米复合材料过程中,采用减压过滤和表面醇洗的方法,可以保持木纤维原有的多孔结构,而且不影响溶胶进入到木纤维细胞壁空隙中。2.制备杨木纤维/SiO2无机纳米复合材料过程中,溶胶制备条件为TEOS:H2O=1:30时,木纤维纳米复合材料增重率最大,能谱(EDX)分析表明杨木纤维细胞壁中Si的含量为5.02%,红外分析和29Si NMR都证明Si-O-Si键形成,粉末X-ray衍射表明溶胶改性后的木纤维衍射峰强度比未处理样品的衍射峰强度有所下降,结晶度有所降低。说明溶胶的处理过程对纤维素结晶区有所影响。3.制备杨木纤维/Al203无机纳米复合材料时,PH=3.5-4.5时溶胶稳定澄清;EDX分析杨木纤维细胞壁中Al含量为5.72%,红外分析证明了O-Al-O键的形成。4.制备杨木纤维/SiO2-Al2O3无机纳米复合材料时,溶胶制备条件为TEOS:H2O=1:50时,木纤维／纳米复合材料增重率最大；EDX数据表明杨木纤维细胞壁中Si、Al的含量分别为6.58%、0.65%,IR说明Si-O-Si、O-Al-O键形成。5.研究三种溶胶处理后的杨木纤维复合材料压制中密度纤维板的性能,可以发现三种纤维板的尺寸稳定性和阻燃性能都得到了明显提高,用杨木纤维/Si02无机纳米复合材料压制的纤维板综合性能最好,吸水膨胀率为16.9%,燃烧总释放热下降了15.1%,内结合强度为0.67Mpa,静曲强度为26Mpa。

全文目录


致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 木质无机纳米复合材料  10-12
    1.2.1 木材中的纳米尺寸  10-11
    1.2.2 纳米技术在木材中的应用  11-12
    1.2.3 木材与无机纳米材料复合  12
  1.3 国内外研究进展  12-15
    1.3.1 国外研究进展  12-13
    1.3.2 国内研究进展  13-15
  1.4 课题研究内容、意义及创新点  15-16
    1.4.1 课题研究内容  15
    1.4.2 课题研究意义  15
    1.4.3 课题研究创新点  15-16
第二章 研究方法和材料  16-24
  2.1 溶胶凝胶技术原理与特点  16-17
  2.2 溶胶凝胶技术制备木质纤维无机纳米复合材料的原理  17-18
  2.3 技术路线  18-19
  2.4 实验装置与测试仪器  19-24
    2.4.1 实验装置  19
    2.4.2 激光粒度仪  19-20
    2.4.3 扫描电镜  20
    2.4.4 红外分析  20-21
    2.4.5 XRD粉末衍射  21-22
    2.4.6 TG分析  22
    2.4.7 固体核磁分析  22-23
    2.4.8 锥形量热仪  23-24
第三章 杨木纤维/SiO_2无机纳米复合材料制备及性能研究  24-37
  引言  24
  3.1 实验材料与方法  24-25
    3.1.1 材料  24-25
    3.1.2 杨木纤维/SiO_2无机纳米复合材料制备  25
  3.2 结果与讨论  25-36
    3.2.1 硅溶胶制备条件研究  25-27
    3.2.2 杨木纤维/SiO_2无机纳米复合材料制备工艺研究  27-28
    3.2.3 SEM-EDX分析  28-32
    3.2.4 红外分析  32-33
    3.2.5 固体核磁分析  33-34
    3.2.6 粉末XRD分析  34
    3.2.7 热稳定性分析  34-36
  本章小结  36-37
第四章 杨木纤维/Al_2O_3无机纳米复合材料制备及性能研究  37-44
  引言  37
  4.1 实验材料与方法  37-38
    4.1.1 材料  37-38
    4.1.2 杨木纤维/Al_2O_3无机纳米复合材料  38
  4.2 结果与讨论  38-43
    4.2.1 pH值对铝溶胶稳定性的影响  38-39
    4.2.2 红外分析  39-40
    4.2.3 SEM-EDX分析  40-41
    4.2.4 热稳定性分析  41-43
  本章小结  43-44
第五章 杨木纤维/SiO_2-Al_2O_3无机纳米复合材料制备及性能研究  44-52
  引言  44
  5.1 实验材料与方法  44-45
    5.1.1 材料  44
    5.1.2 杨木纤维/SiO_2-Al_2O_3无机纳米复合材料制备  44-45
  5.2 结果与讨论  45-51
    5.2.1 催化剂对溶胶凝胶时间的影响  45
    5.2.2 硅铝溶胶制备条件的影响  45-46
    5.2.3 SEM-EDX结构分析  46-48
    5.2.4 红外分析  48-49
    5.2.5 热稳定性分析  49-51
  本章小结  51-52
第六章 中密度纤维板性能研究  52-59
  引言  52
  6.1 实验方法  52-53
    6.1.1 材料  52
    6.1.2 中密度纤维板制备  52
    6.1.3 吸湿膨胀率的测试方法  52-53
    6.1.4 锥形量热仪测试方法  53
  6.2 结果与讨论  53-58
    6.2.1 尺寸稳定性分析  53-55
    6.2.2 阻燃性能分析  55-56
    6.2.3 力学性能  56-58
  本章小结  58-59
第七章 总结  59-60
参考文献  60-64
硕士期间发表的论文和专利  64-65
详细摘要  65-67
Abstract  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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