caco3木材复合材料的制备及其性能研究

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1、分类号：TS69单位代码：10364密级：学号：14720752安徽农业大学学位论文CaCO3/木材复合材料的制备及其性能研究PreparationofCaCO3/woodcompositesItsperformanceresearch研究生：黄勇同指导教师：姚晓林副教授申请学位门类级别：工程硕士专业名称：林业工程研究方向：林产化工所在学院：林学与园林学院答辩委员会主席：二零一六年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学

2、或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日第一导师签名：时间：年月日万方数据摘要为了缓解我国优质木材资源短缺的现状，进一步提高速生林木材资源的综合利用率和使用价

3、值，降低木材的易燃特性，实现低档木材的高档化，本研究分别利用化学沉淀法和水热法，在木材内部原位生成CaCO3等无机物，制备出CaCO3/木材复合材料，并利用XRD、光学显微镜和扫描电镜（SEM）对材料的形貌结构进行表征；利用万能力学试验机对复合材料的轴向力学性能进行测试研究；利用锥形量热仪（CONE）和差示扫描量热仪（DSC）对复合材料的燃烧性能和热稳定性进行研究。具体研究内容包括：一．以速生林泡桐木材为基体，分别真空浸渍不同浓度的CaCl2和Na2CO3溶液（浓度比为1:1），在木材基质内部生成CaCO3，得到CaCO3/木材复合材料。XRD研究结果表明在2θ=30.48和44.25处出

4、现明显的CaCO3的特征衍射峰，且低温下生成的CaCO3主要以方解石为主，较高温度有利于文石型碳酸钙的形成；光学显微镜和扫描电子显微镜表明：木材内部结构没有产生破坏，CaCO3在木材细胞腔及细胞壁内分布均匀且结合紧密，在低温下呈菱形正六面体状、块状，且随着制备温度的升高，呈颗粒、长棒状；力学试验机测试结果表明，复合材料的轴向抗压强度、弹性模量和比例极限较素材相比，分别提高了约42%、53%和48%；锥形量热仪测试结果表明，素材燃烧后只剩下灰分，而复合木材成炭现象甚为明显，在热释放速率和总烟释放量上，复合材都低于素材，分别下降了约31%和89%，起到了良好的阻燃抑烟改性效果。二．以速生林泡桐

5、木材为基体，真空浸渍CO(NH2)2和Ca(Ac)2混合液，使在木材基质内部原位生成CaCO3，得到CaCO3/复合木材。XRD研究结果表明在2θ=27.1、32.7和48.4处均出现了较为明显的碳酸钙的特征衍射峰；随着前驱液中的Ca(Ac)2浓度的增大，碳酸钙的特征衍射峰强度变大；光学显微镜和扫描电子显微镜表明，复合木材结构没有出现破损现象，CaCO3在木材细胞腔及细胞壁内分布均匀且结合紧密，主要呈菱形正六面体状和花束状，碳酸钙以共混状态存在于木材细胞内腔和细胞间隙中；力学性能测试结果表明，复合材料的轴向抗压强度、弹性模量和比例极限较素材相比，最大提高值分别为较素材分别增加了74.45%

6、、125%和77.62%；复合材料和素材的DSC对比图表明，复合材料仅在200°C左右处有一个明显的吸热峰，其它位置处没有较为明显的吸放热峰，热稳定性好，阻燃效果佳。三．以速生林泡桐木材为基体，真空浸渍Ca(Ac)2、CO(NH2)2和Mg(NO3)2混合液，高温水热反应，在木材基质内部生成CaCO3和Mg(OH)2，得到CaCO3/Mg(OH)2/木材复合材。XRD研究结果表明在2θ=24.1、26.1和31.7处出现了明显的碳酸钙特征衍射峰，在2θ=44.6处出现了明显的氢氧化镁特征衍射峰。且随着浓度的变大，碳酸钙和氢氧化镁的特征衍射峰的强度变强；光学显微镜和扫描电子显微镜表明，复合木

7、材内部结构完整，CaCO3、Mg(OH)2在木材细胞腔及细胞壁内分布均匀且结合紧密；力学试验机结果表明，在不同浓度和温度下制备出的复合材II万方数据料的轴向抗压性能测试数据结果都要优于素材，且随着Ca(Ac)2浓度的增大，制备温度的升高，复合材料的轴向抗压强度、弹性模量和比例极限都增大；复合材料和素材的DSC对比图表明，复合材料较素材而言燃烧时的热稳定性更好，阻燃效果更佳。关键词：木材，碳酸钙，沉淀法，水热法，复合材料，