Đánh giá tính cháy và các tính chất vật lý-cơ học của gỗ được xử lý bằng furfuryl alcohol và nano-SiO2

Holz als Roh- und Werkstoff - Tập 73 - Trang 457-464 - 2015
Youming Dong1,2,3, Yutao Yan1,2,3, Shifeng Zhang1,2,3, Jianzhang Li1,2,3, Juanjuan Wang1,2,3
1MOE Key Laboratory of Wooden Material Science and Application, Beijing Forestry University, Beijing, China
2Beijing Key Laboratory of Wood Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing, China
3MOE Engineering Research Center of Forestry Biomass Materials and Bioenergy, Beijing Forestry University, Beijing, China

Tóm tắt

Các nanocomposite polymer gỗ đã được chuẩn bị thông qua quá trình polymer hóa tại chỗ của furfuryl alcohol (FA) bằng cách sử dụng nano-SiO2 làm pha hạt trong gỗ bạch đàn phát triển nhanh. Các lượng khác nhau của nano-SiO2 đã được trộn với dung dịch nước FA, thẩm thấu vào gỗ và sau đó được nung trong lò để kích thích polymer hóa tại chỗ. Các tính chất vật lý-cơ học của gỗ, bao gồm độ ổn định kích thước, tính chất kỵ nước, độ cứng bề mặt, độ bền nén và mô đun đàn hồi, đã được cải thiện một cách đáng kể nhờ vào quá trình furfurylation. Việc bổ sung nano-SiO2 đã khôi phục sự giảm mô đun gãy trong gỗ được xử lý bằng FA. Kính hiển vi điện tử quét và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier đã chỉ ra rằng nano-SiO2 đã được đưa vào gỗ bạch đàn và gắn chặt vào thành tế bào với FA. Phân tích góc tiếp xúc cho thấy FA và nanoparticle 0.5-1.0% đã tác động chung đến tính chất kỵ nước của bề mặt gỗ. Thêm vào đó, kết quả từ bình đo calo hình nón cho thấy sự cải thiện rõ rệt về tính cháy và độ ổn định nhiệt của gỗ được xử lý khi bổ sung 2.0% nano-SiO2.

Từ khóa

#gỗ #furfuryl alcohol #nano-SiO2 #polymer hóa tại chỗ #tính chất vật lý-cơ học #tính cháy

Tài liệu tham khảo

Baysal E, Ozaki SK, Yalinkilic MK (2004) Dimensional stabilization of wood treated with furfuryl alcohol catalysed by borates. Wood Sci Technol 38:405–415

Brown JE, Braun E, Twilley WH (1988) Cone calorimeter evaluation of the flammability of composite materials. NBSIR 88-3733; March 1988, 68 p

Chuang IS, Maciel GE, Myers GE (1984) Carbon-13 NMR study of curing in furfuryl alcohol resins. Macromolecules 17:1087–1090

Deka M, Saikia C (2000) Chemical modification of wood with thermosetting resin: effect on dimensional stability and strength property. Bioresour Technol 73:179–181

Dong Y, Yan Y, Zhang S, Li J (2014) Wood/polymer nanocomposites prepared by impregnation with furfuryl alcohol and nano-SiO2. BioResources 9:6028–6040

Esteves B, Nunes L, Pereira H (2011) Properties of furfurylated wood (Pinus pinaster). Eur J Wood Prod 69:521–525

Fitzer E, Schaefer W, Yamada S (1969) The formation of glasslike carbon by pyrolysis of polyfurfuryl alcohol and phenolic resin. Carbon 7:643–648

Guigo N, Mija A, Zavaglia R, Vincent L, Sbirrazzuoli N (2009) New insights on the thermal degradation pathways of neat poly(furfuryl alcohol) and poly(furfuryl alcohol)/SiO2 hybrid materials. Polym Degrad Stab 94:908–913

Hadi YS, Westin M, Rasyid E (2005) Resistance of furfurylated wood to termite attack. For Prod J 55:85–88

Hill CAS (2006) Wood modification: chemical, thermal and other processes. Wiley, Chichester

Kawashima D, Aihara T, Kobayashi Y, Kyotani T, Tomita A (2000) Preparation of mesoporous carbon from organic polymer/silica nanocomposite. Chem Mater 12:3397–3401

Lande S, Westin M, Schneider M (2004) Properties of furfurylated wood. Scand J For Res 19:22–30

Lande S, Westin M, Schneider M (2008) Development of modified wood products based on furan chemistry. Mol Cryst Liq Cryst 484:1/[367]–12/[378]

Li JZ, Furuno T, Katoh S, Uehara T (2000) Chemical modification of wood by anhydrides without solvents or catalysts. J Wood Sci 46:215–221

Li JZ, Furuno T, Zhou WR, Yu ZM (2005) Properties of colloidal silica-fixed and propionylated wood composite (II): flame resistance and other properties of the composites. J Wood Chem Technol 25:257–265

Li JZ, Furuno T, Zhou WR, Ren Q, Han XZ, Zhao JP (2009) Properties of acetylated wood prepared at low temperature in the presence of catalysts. J Wood Chem Technol 29:241–250

Mouritz A, Mathys Z, Gibson A (2006) Heat release of polymer composites in fire. Compos Part A-Appl S 37:1040–1054

Neinhuis C, Barthlott W (1997) Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces. Ann Bot 79:667–677

Nordstierna L, Lande S, Westin M, Karlsson O, Furo I (2008) Towards novel wood-based materials: chemical bonds between lignin-like model molecules and poly (furfuryl alcohol) studied by NMR. Holzforschung 62:709–713

Oishi SS, Rezende MC, Origo FD, Damiao AJ, Botelho EC (2013) Viscosity, pH, and moisture effect in the porosity of poly (furfuryl alcohol). J Appl Polym Sci 128:1680–1686

Pandey K (1999) A study of chemical structure of soft and hardwood and wood polymers by FTIR spectroscopy. J Appl Polym Sci 71:1969–1975

Pranger L, Tannenbaum R (2008) Biobased nanocomposites prepared by in situ polymerization of furfuryl alcohol with cellulose whiskers or montmorillonite clay. Macromolecules 41:8682–8687

Qin Z, Gao Q, Zhang S, Li J (2014) Surface free energy and dynamic wettability of differently machined poplar woods. BioResources 9:3088–3103

Rowell RM (2005) Chemical modification of wood. In: Rowell RM (ed) Handbook of wood chemistry and wood composites. CRC Press, Boca Raton, pp 381–420

Spange S, Müller H, Jäger C, Bellmann C (2002) Fabrication of carbon/silica hybrid materials using cationic polymerization and the sol–gel process. Macromolecular Symposia: Wiley Online Library, pp 111–124

Tanabe S, Todoroki S, Hirao K, Soga N (1990) Phonon sideband of Eu3+ in sodium borate glasses. J Non-Cryst Solids 122:59–65

Thygesen LG, Tang Engelund E, Hoffmeyer P (2010) Water sorption in wood and modified wood at high values of relative humidity. Part I: results for untreated, acetylated, and furfurylated Norway spruce. Holzforschung 64:315–323

Wang Z, Lu Z, Huang X, Xue R, Chen L (1998) Chemical and crystalline structure characterizations of polyfurfuryl alcohol pyrolyzed at 600 °C. Carbon 36:51–59

Wang X, Chai Y, Liu J (2013) Formation of highly hydrophobic wood surfaces using silica nanoparticles modified with long-chain alkylsilane. Holzforschung 67:667–672

Wood D, Rabinovich EM (1989) Study of alkoxide silica gels by infrared spectroscopy. Appl Spectrosc 43:263–267

Xie Y, Fu Q, Wang Q, Xiao Z, Militz H (2013) Effects of chemical modification on the mechanical properties of wood. Eur J Wood Prod 71:401–416

Thông tin
Thông tin xuất bản

Holz als Roh- und Werkstoff

Tập 73

457-464

Thông tin tác giả