caco3木材復(fù)合材料的制備及其性能研究

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1、分類號：TS69單位代碼：10364密級：學(xué)號：14720752安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文CaCO3/木材復(fù)合材料的制備及其性能研究PreparationofCaCO3/woodcompositesItsperformanceresearch研究生：黃勇同指導(dǎo)教師：姚曉林副教授申請學(xué)位門類級別：工程碩士專業(yè)名稱：林業(yè)工程研究方向：林產(chǎn)化工所在學(xué)院：林學(xué)與園林學(xué)院答辯委員會主席：二零一六年六月萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)

2、或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：時間：年月日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。同意安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)研究生簽名：時間：年月日第一導(dǎo)師簽名：時間：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要為了緩解我國優(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

3、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)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

4、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

5、木材為基體，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%

6、、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)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

7、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的復(fù)合材II萬方數(shù)據(jù)料的軸向抗壓性能測試數(shù)據(jù)結(jié)果都要優(yōu)于素材，且隨著Ca(Ac)2濃度的增大，制備溫度的升高，復(fù)合材料的軸向抗壓強(qiáng)度、彈性模量和比例極限都增大；復(fù)合材料和素材的DSC對比圖表明，復(fù)合材料較素材而言燃燒時的熱穩(wěn)定性更好，阻燃效果更佳。關(guān)鍵詞：木材，碳酸鈣，沉淀法，水熱法，復(fù)合材料，