基于互穿交联结构的PVA-硅酸钠杂化改性杨木的制备与性能

作者：邓雨希; 关鹏飞; 左迎峰^*; 吴义强; 袁光明; 李贤军^*

来源：材料导报, 2021, 35(10): 10221-10226.

• 杨木
• 硅酸钠
• PVA
• 杂化改性
• 互穿交联结构

为提高无机硅酸钠浸渍改性杨木的性能,使用有机-无机杂化的方法对速生杨木进行了改性。以聚乙烯醇(PVA)为有机改性剂,硅酸钠为无机改性剂,采用分步真空-加压原位浸渍的方法制备PVA-硅酸钠杂化改性杨木。对比了杨木素材、硅酸钠改性杨木和PVA-硅酸钠杂化改性杨木的增重率、密度增大率、力学强度和阻燃抑烟性能,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射仪(XRD)对化学结构和结晶结构进行了表征。结果表明,与硅酸钠浸渍改性杨木相比,PVA-硅酸钠杂化改性杨木的增重率提高了7.9%,密度增大率提高了12.3%。PVA-硅酸钠杂化改性杨木的硬度、抗弯强度、抗压强度和冲击韧性都显著提高。FT-IR分析表明,PVA和硅酸钠发生化学反应形成互穿交联结构,并与杨木中的羰基、羟基形成Si-O-C键和氢键缔合,解释了改性杨木力学性能提高的原因。XRD分析表明,PVA和硅酸钠的浸入明显降低了杨木的结晶度,这也是改性杨木冲击韧性提高的原因。PVA-硅酸钠杂化改性杨木的阻燃性能与硅酸钠浸渍改性杨木接近,但抑烟效果显著提高。PVA-硅酸钠杂化改性杨木的平均热释放速率为57.63 kW/m2,较杨木素材降低了28.93%;PVA-硅酸钠杂化改性杨木的总生烟量为1.255 m2,较杨木素材和硅酸钠浸渍改性杨木分别降低了40.3%和31.5%。

• 单位
  中南林业科技大学