低共熔溶剂预处理对表面矿化木材性能的影响

摘要

【目的】为了解决木材矿化改性渗透难、矿化位点少等问题，本研究采用低共熔溶剂（DES）预处理速生杨木、打开木材渗透通道、构建活性位点，研究低共熔溶剂预处理对表面矿化木材性能的影响。【方法】本研究使用DES预处理杨木构建矿化位点，诱导SiO₂在木材表面实现原位矿化，再通过热压制备表面矿化木材，分析DES预处理对表面矿化木材物理力学性能的影响作用；以较优条件制备表面矿化木材，并分析其微观结构形貌和热性能。【结果】（1）表面矿化木材的密度、质量增长率和表面硬度均随DES预处理时间的增加呈先上升后下降的趋势；预处理为2 h时，较未处理材分别提高了35.25%、16.35%和51.53%；表面矿化木材的疏水性大幅提高，预处理0.5 h时初始接触角增大了74.08%。（2）DES预处理可以显著改善表面矿化木材力学性能；当DES预处理时间为2 h时，表面矿化木材的抗弯强度和弹性模量分别提升了20.53%和214.55%。（3）表面矿化处理向木材内引入SiO₂形成有机–无机杂化结构，提高木材阻燃性能；DES预处理2 h时，表面矿化木材的质量残余率相较于未处理材提高了70.81%，热释放速率降低了69.9 kW/m²，总热释放量降低了27.3 MJ/m²。【结论】速生杨木经DES预处理和表面矿化联合改性后物理力学性能提升，热稳定性和阻燃性能良好。

关键词

木材化学 / 物理力学性能 / 阻燃 / 速生杨木 / 低共熔溶剂 / 表面矿化

基金资助

国家自然科学基金面上项目（32171698）