基于木材纤维细胞修饰的功能性木质材料制备及机理的研究
发布时间：2023-03-13 07:46
本研究针对速生材存在物理力学强度低、尺寸稳定性差、功能性不足等缺陷,利用木材天然形成的排列有序的多尺度分级结构,采用细胞壁化学改性、细胞腔填充增强、模块化改性、“贻贝仿生”等手段对木材纤维细胞进行分子水平的官能团化学改性,制备出功能性木质材料;通过万能力学测试机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析仪(TGA)等对木材改性前后物理结构、化学成分及性能进行表征,研究改性剂功能化木质材料的作用机理。主要结论如下:(1)研制了以羟甲基脲为主剂、二羟甲基二羟基乙烯脲(DMDHEU)为交联剂、路易斯酸为催化剂的有机功能性改性剂,并将其与无机硅溶胶复配制备出了渗透性好、反应活性高的有机/无机复合功能性改性剂。使用该改性剂对木材进行改性处理,结果表明,与未改性材试样相比,改性材的物理力学性能得到了明显提高,吸水性发生了显著降低。改性材力学性能的提升是由于有机/无机复合改性剂与木材细胞壁大分子上的羟基发生化学交联反应,对细胞壁内部微孔结构进行了充胀,提高了木材的物理力学性能和疏水性能。(2)开发了以纳米TiO2为半导体材料、纳米S...
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 前言
1.2 木材天然分级结构概述
1.3 木材木质纤维功能化应用研究现状
1.3.1 木材天然分级结构在水处理领域的应用
1.3.2 木材天然分级结构在能源领域的应用
1.3.3 木质纤维素纳米纤维制备超强超韧材料
1.4 木材功能化设计存在的问题及发展趋势
1.4.1 存在的问题
1.4.2 发展趋势
1.5 论文研究的内容及意义
1.5.1 论文研究内容
1.5.2 论文研究意义
1.6 项目支持及经费来源
2 二羟甲基二羟基乙烯脲/纳米二氧化硅修饰木材细胞制备功能性木质材料及其性能机理研究
2.1 概述
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.2.3 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 物理力学性能分析
2.3.2 吸水性测试
2.3.3 化学成分分析
2.3.4 X射线衍射分析
2.3.5 热降解分析
2.3.6 微观结构及元素分析
2.4 小结
3 氧化石墨烯/纳米二氧化钛制备功能性木质材料及其性能机理研究
3.1 概述
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验方法
3.2.3 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 微观形貌分析
3.3.2 X射线衍射分析
3.3.3 FTIR分析
3.3.4 X射线光电子能谱分析
3.3.5 光催化效率分析
3.3.6 负氧离子产生性能分析
3.3.7 负氧离子产生循环性分析
3.4 小结
4 亚甲基丁二酸/纳米二氧化硅模块化修饰改性木材细胞壁的研究
4.1 概述
4.2 纳米二氧化硅修饰改性木材细胞构建超疏水木材
4.2.1 材料与方法
4.2.1.1 实验材料
4.2.1.2 实验方法
4.2.1.3 测试与表征
4.2.2 结果与讨论
4.2.2.1 超疏水木材构建机理分析
4.2.2.2 X射线衍射分析
4.2.2.3 超疏水木材耐磨性能分析
4.2.3 小结
4.3 亚甲基丁二酸/纳米二氧化硅模块化修饰改性木材细胞壁
4.3.1 材料与方法
4.3.1.1 实验材料
4.3.1.2 实验方法
4.3.1.3 测试与表征
4.3.2 结果与讨论
4.3.2.1 物理力学性能分析
4.3.2.2 表面润湿性分析
4.3.2.3 X射线衍射分析
4.3.2.4 微观形貌分析
4.3.2.5 化学成分分析
4.3.2.6 热降解分析
4.3.3 小结
5 亚甲基丁二酸/苯乙烯模块化修饰改性木材细胞制备功能性木质材料的研究
5.1 概述
5.2 材料与方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验方法
5.2.5 测试与表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 物理力学性能分析
5.3.2 微观形貌与FTIR分析
5.3.3 X射线衍射分析
5.3.4 热降解分析
5.3.5 吸水性和淋浸性能分析
5.3.6 尺寸稳定性分析
5.4 小结
6 水分子引发纤维素纳米纤维氢键组装制备超强超韧木质材料的研究
6.1 概述
6.2 材料与方法
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验方法
6.2.3 测试与表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 干燥方式对木材细胞壁间和纤维素纳米纤维间连接的影响
6.3.2 干燥方式对脱木质素木材力学性能的影响
6.3.3 水分子对去木质素木材密实化过程的影响
6.3.4 脱木质素木材机械压缩试样力学性能分析
6.3.5 脱木质素木材机械压缩试样吸水性测试
6.4 小结
7 结论与建议
7.1 主要结论
7.2 研究创新点
7.3 建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
本文编号：3762076
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 前言
1.2 木材天然分级结构概述
1.3 木材木质纤维功能化应用研究现状
1.3.1 木材天然分级结构在水处理领域的应用
1.3.2 木材天然分级结构在能源领域的应用
1.3.3 木质纤维素纳米纤维制备超强超韧材料
1.4 木材功能化设计存在的问题及发展趋势
1.4.1 存在的问题
1.4.2 发展趋势
1.5 论文研究的内容及意义
1.5.1 论文研究内容
1.5.2 论文研究意义
1.6 项目支持及经费来源
2 二羟甲基二羟基乙烯脲/纳米二氧化硅修饰木材细胞制备功能性木质材料及其性能机理研究
2.1 概述
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.2.3 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 物理力学性能分析
2.3.2 吸水性测试
2.3.3 化学成分分析
2.3.4 X射线衍射分析
2.3.5 热降解分析
2.3.6 微观结构及元素分析
2.4 小结
3 氧化石墨烯/纳米二氧化钛制备功能性木质材料及其性能机理研究
3.1 概述
3.2 材料与方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验方法
3.2.3 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 微观形貌分析
3.3.2 X射线衍射分析
3.3.3 FTIR分析
3.3.4 X射线光电子能谱分析
3.3.5 光催化效率分析
3.3.6 负氧离子产生性能分析
3.3.7 负氧离子产生循环性分析
3.4 小结
4 亚甲基丁二酸/纳米二氧化硅模块化修饰改性木材细胞壁的研究
4.1 概述
4.2 纳米二氧化硅修饰改性木材细胞构建超疏水木材
4.2.1 材料与方法
4.2.1.1 实验材料
4.2.1.2 实验方法
4.2.1.3 测试与表征
4.2.2 结果与讨论
4.2.2.1 超疏水木材构建机理分析
4.2.2.2 X射线衍射分析
4.2.2.3 超疏水木材耐磨性能分析
4.2.3 小结
4.3 亚甲基丁二酸/纳米二氧化硅模块化修饰改性木材细胞壁
4.3.1 材料与方法
4.3.1.1 实验材料
4.3.1.2 实验方法
4.3.1.3 测试与表征
4.3.2 结果与讨论
4.3.2.1 物理力学性能分析
4.3.2.2 表面润湿性分析
4.3.2.3 X射线衍射分析
4.3.2.4 微观形貌分析
4.3.2.5 化学成分分析
4.3.2.6 热降解分析
4.3.3 小结
5 亚甲基丁二酸/苯乙烯模块化修饰改性木材细胞制备功能性木质材料的研究
5.1 概述
5.2 材料与方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验方法
5.2.5 测试与表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 物理力学性能分析
5.3.2 微观形貌与FTIR分析
5.3.3 X射线衍射分析
5.3.4 热降解分析
5.3.5 吸水性和淋浸性能分析
5.3.6 尺寸稳定性分析
5.4 小结
6 水分子引发纤维素纳米纤维氢键组装制备超强超韧木质材料的研究
6.1 概述
6.2 材料与方法
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验方法
6.2.3 测试与表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 干燥方式对木材细胞壁间和纤维素纳米纤维间连接的影响
6.3.2 干燥方式对脱木质素木材力学性能的影响
6.3.3 水分子对去木质素木材密实化过程的影响
6.3.4 脱木质素木材机械压缩试样力学性能分析
6.3.5 脱木质素木材机械压缩试样吸水性测试
6.4 小结
7 结论与建议
7.1 主要结论
7.2 研究创新点
7.3 建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
本文编号：3762076
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3762076.html
