酚醛树脂的增韧改性及杨木重组木性能研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:cheney0105
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为制备出韧性更好的杨木重组木,本文对酚醛树脂进行增韧改性并对利用酚醛树脂制备的杨木重组木进行性能研究。先利用二乙二醇单乙醚、双酚A、氯化苄三种增韧剂对酚醛树脂进行增韧改性,对改性后的酚醛树脂进行基本性能分析并评估其对疏解杨木单板的浸润性和胶合性能,最终选择二乙二醇单乙醚、双酚A改性酚醛树脂做增韧剂的添加量优化。选择最佳添加量增韧改性酚醛树脂制备杨木重组木,并做老化前后杨木重组木的物理力学分析。最后利用数字散斑分析杨木重组木的应变分布情况。通过试验所得到的结论如下:(1)普通酚醛树脂和二乙二醇单乙醚、双酚A、氯化苄三种增韧改性酚醛树脂分别标记为:PF、M-PF、A-PF、L-PF。通过对酚醛树脂进行DSC、TG分析,可知A-PF固化所需温度最小。经FTIR和DMA分析,三种增韧改性剂在不同程度上对酚醛树脂接枝了柔性链段,使得改性后的酚醛树脂具有一定的韧性,其中L-PF的韧性最好,M-PF次之,A-PF韧性最小。利用增韧改性酚醛树脂制备的拉伸试样其抗拉强度与普通酚醛树脂的相比均有下降,但仍满足GB/T9846.3-2004《胶合板第3部分:普通胶合板通用技术条件》对I类胶合板胶合强度的最低要求(≥0.70MPa)。虽然L-PF在三种增韧改性酚醛树脂中表现出的韧性最好,拉伸试样的胶合强度也符合标准,但由于其分子量大,混水倍数小,在疏解杨木单板上的浸润性差,因而不适合作为制备杨木重组木的浸渍类酚醛树脂,选用M-PF、A-PF作改性酚醛树脂不同添加量分析。(2)二乙二醇单乙醚添加量为2wt%、4wt%、6wt%的改性酚醛树脂分别标记为2M-PF、4M-PF、6M-PF;双酚A添加量为5wt%、10wt%、15wt%的改性酚醛树脂分别标记为5A-PF、10A-PF、15A-PF。试验表明:随着二乙二醇单乙醚添加量的增大,M-PF的混水倍数、游离甲醛含量均有降低,凝胶时间、粘度增大速率、游离苯酚含量有所提高;随着双酚A添加量的增大,A-PF的混水倍数、游离甲醛含量升高,凝胶时间和粘度增大速率降低,游离苯酚含量基本不变。在拉伸强度测试中,6M-PF和15A-PF的断裂伸长率最大,分别为8.23%、5.61%。4M-PF的断裂伸长率略小于6M-PF,但拉伸强度和弹性模量最大,分别为8.77MPa、0.42MPa;15A-PF拉伸强度和弹性模量最大,分别为17.25 MPa、0.70MPa。说明M-PF的拉伸塑性比A-PF好,但拉伸强度比A-PF小。最后选择综合性能较好的4M-PF、15A-PF用于杨木重组木的制备。(3)利用疏解杨木单板和四种酚醛树脂(PF、4M-PF、15A-PF、4M-PF+15APF(二者1:1共混))制备的杨木重组木分别标记为:Ps、Ms、As、MAs;未疏解杨木单板制备的重组木相应地标记为:P、M、A、MA。四种酚醛树脂制备的杨木重组木中MAs和MA的气干含水率最大,Ms、M的厚度吸水膨胀率最大。杨木重组木的粗糙度为1.00~2.50μm。疏解杨木重组木的气干含水率和厚度吸水膨胀率小于未疏解杨木重组木。老化后杨木重组木气干含水率降低,平均密度减小,粗糙度增大,其中As、A老化后的平均密度变化最大,Ms和MA粗糙度最大。疏解杨木重组木的MOR、MOE、冲击韧性比未疏解杨木重组木小。增韧改性酚醛树脂制备的杨木重组木冲击韧性均比PF大,说明三种增韧改性酚醛树脂对杨木重组木有增韧作用。疏解杨木重组木的硬度大小为:MAs>As>Ms>Ps;未疏解杨木重组木的硬度大小为:MA>P>A>M。老化后,杨木重组木的MOR、MOE、冲击韧性、硬度均有下降,其中老化后As、A的MOR、MOE、硬度最小。(4)对杨木重组木进数字散斑分析,在三点弯曲性能测试中,随着载荷的增加,杨木重组木的应变值增大。在相同载荷下,疏解杨木重组木的应变值比未疏解杨木重组木大。疏解杨木重组木的应变值由大到小依次为:Ps、Ms、As、MAs;未疏解杨木重组木应变值由大到小依次为:P、A、MA、M。增韧杨木重组木变形所消耗的能量比普通杨木重组木大,因而在受力相同的情况下,增韧改性杨木重组木的应变值比普通杨木重组木小。老化处理使得杨木重组木表面材质发生变化,应变分布不均匀,老化后Ps、A、MA的拉应变大于压应变。
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