深共晶溶剂（DES）预处理协同聚乙烯醇（PVA）浸渍处理增强增韧竹材

摘要

【目的】竹材因其天然渗透性较差，传统树脂浸渍改性虽能提升其强度，但会使其脆性增加，韧性降低，难以满足高强度、高韧性应用需求。为此，本研究提出一种深共晶溶剂（DES）预处理协同聚乙烯醇（PVA）浸渍处理竹材的改性方法，旨在同步提升竹材的强度与韧性，并阐明其增强增韧机理。【方法】本研究以毛竹为原料，采用乳酸/氯化胆碱的DES体系对竹材进行预处理，通过提高竹材内部孔隙率和渗透性来改善其韧性。在此基础上，以PVA为改性剂对DES处理后的竹材进行浸渍处理。通过表征处理材的微观形貌、孔隙结构、尺寸稳定性和力学性能，深入探究DES与PVA协同增效的机理。【结果】DES预处理增加了竹材的孔隙率，其比表面积较未处理组最大提高49.96%，且新增孔隙中大孔和介孔的比例更高，为后续的PVA浸渍提供了更多空间。相比于未处理材，预处理后的竹材冲击韧性最大提高10.97%，但抗弯强度略有下降。经过PVA浸渍处理后，改性竹材的强度和韧性均得到提升。特别是经DES预处理（110℃、2 h）后浸渍PVA的竹材试件，其冲击韧性、抗弯强度和弹性模量分别较未处理材提高了14.50%、6.65%和34.33%。微观形貌表征表明，PVA填充在细胞腔与细胞间的孔隙中，增强了细胞间的连接，有效分散了外界载荷，从而实现了强度和韧性的同步提升。【结论】DES预处理协同PVA浸渍处理有效突破了竹材改性中强度与韧性难以兼顾的瓶颈，显著提升了竹材在家具和建筑工程等领域的应用潜力。此外，改性材的低增重率以及DES的可回收利用性进一步降低了原料成本，为产业化应用提供了便利。

关键词

毛竹 / 深共晶溶剂(DES) / 聚乙烯醇(PVA) / 浸渍 / 孔隙率 / 渗透性 / 力学性能 / 冲击韧性