【摘 要】
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本文以热带经济树种橡胶木为研究对象,使用无毒、不挥发的乙二醛与三聚氰胺、尿素以及添加剂作为原料,通过控制添加剂用量、反应温度和时间,制备出绿色环保的树脂改性溶液（MUG树脂）。MUG树脂可以渗透进入木材内部,经高温固化后均匀分布在细胞腔和细胞壁中,使木材达到密实、增强的效果。在此基础上,将MUG树脂与硅溶胶复配后处理橡胶木,使得木材在保持良好的树脂改性材性能的基础上,同时赋予木材良好的阻燃性、耐光
【基金项目】
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中央级公益性科研院所基本科研业务“橡胶木多效防护关键技术（CAFYBB2017ZX003-04）”；
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本文以热带经济树种橡胶木为研究对象,使用无毒、不挥发的乙二醛与三聚氰胺、尿素以及添加剂作为原料,通过控制添加剂用量、反应温度和时间,制备出绿色环保的树脂改性溶液（MUG树脂）。MUG树脂可以渗透进入木材内部,经高温固化后均匀分布在细胞腔和细胞壁中,使木材达到密实、增强的效果。在此基础上,将MUG树脂与硅溶胶复配后处理橡胶木,使得木材在保持良好的树脂改性材性能的基础上,同时赋予木材良好的阻燃性、耐光老化和耐腐性能,提高橡胶木的利用率,并探索改性机理。主要研究结果如下:（1）通过控制反应温度和反应时间分别为70℃和150 min,乙二醛:三聚氰胺:尿素:添加剂的摩尔比为1:0.08:0.6:0.5时合成MUG树脂,MUG树脂中乙二醛、三聚氰胺和尿素发生了反应。MUG树脂改性材的增重率和密度随树脂浓度的增加而增大,吸水率和浸出率随树脂浓度的增大而减小,MUG树脂浓度为25%～35%时,改性材的尺寸稳定性较好。（2）采用25%、30%和35%MUG树脂与10%硅溶胶复配浸渍处理橡胶木,不同改性材的增重率随MUG树脂浓度的增大而增大,增容率、密度、抗胀缩率、硬度、抗弯强度（MOR）、弹性模量（MOE）、顺纹抗压强度和顺纹抗剪强度均随增重率的增大而增大,但整体的物理力学性能相差较小,均介于MUG树脂改性材和硅溶胶改性材之间,硅溶胶被MUG树脂包覆和固定在木材内,硅溶胶的流失性减小。不同改性材的增容率在20.0%左右;密度比素材增大了约21.2%;平衡含水率比素材下降了23.9%;抗胀缩率在52.0%左右;在蒸馏水中浸泡60 d后的吸水率比素材下降了38.7%;总色差ΔE*约为3.0;浸泡4 h、12 h、24 h和48 h后的失重率分别在2.0%、8.0%、16.0%和20.0%左右;端面、弦面和径面硬度分别比素材提高了17.7%、21.0%和30.8%;端面、弦面和径面握钉力分别提高了20.0%、9.4%和14.0%;MOR和MOE分别提高了22.8%和50.0%;顺纹抗压强度和顺纹抗剪强度分别提高了53.0%和13.0%。（3）优选25%MUG树脂与10%硅溶胶复配制备橡胶木改性材（S-25%MUG,以下简称S-MUG）,MUG树脂改性材和S-MUG改性材的氧指数较素材分别提高了17.4%和45.3%。MUG树脂改性材和S-MUG改性材的点燃时间分别比橡胶木素材延长了22.7%和50.0%。MUG树脂改性材的总热释放量和总烟释放量分别下降了13.9%和30.3%,CO和CO2产率峰值分别降低了0.4%和4.9%;S-MUG改性材的总热释放量和总烟释放量下降了39.6%和55.0%,CO和CO2产率峰值降低了44.7%和29.6%。MUG树脂改性材和S-MUG改性材的最终残炭率分别比素材提高了28.3%和96.8%。紫外光照射后木材表面发生黄化等光化学反应。MUG树脂改性材和S-MUG改性材的总色差ΔE*分别比素材降低了19.1%和29.4%。MUG树脂改性材的质量损失率分别比素材减小了76.1%和76.7%,为耐腐等级;S-MUG改性材比素材减小了83.0%和83.8%,达到强耐腐等级。S-MUG改性材的阻燃性、耐光老化性和耐腐性能优于MUG树脂改性材。（4）改性处理后,橡胶木木材基本可以保持其天然多孔结构。改性材中出现C-N键和Si-O-Si键的吸收峰,改性剂填充细胞腔和细胞间隙,并沿细胞轮廓均匀分布在细胞壁上。改性材的结晶度增大,改性处理没有破坏木材的物理结构。改性剂与木材细胞壁成分发生交联反应,生成酯键。改性材中N和Si增多,C和O的相对含量减小,O/C比增加。木材中的末端活性基团在改性过程中发生氧化反应,生成了小分子酸导致C1含量减少,C4含量增加。
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