疏水改性杉木后化学组分分析开题报告

 2021-08-08 23:28:33

1. 研究目的与意义

1. 将在造纸施胶工业中的广泛应用的烷基烯酮二聚体(AKD)的这种性质应用到木材上去,试图来改善木材的疏水性;

2. 将改性后的杉木试件再进行红外光谱和激光拉曼光谱分析,观察改性前后以及不同处理条件下杉木的化学成分变化,以得出烷基烯酮二聚体(AKD)对杉木疏水性的改善效果,以及其不同处理条件下对木材疏水性的影响规律;

3. 促进了有机光谱技术在木材改性研究中的推广应用,为后人利用有机光谱分析木材化学成分,提供了一定的依据。

2. 国内外研究现状分析

1. 烷基烯酮二聚体(AKD)是20世纪40年代末期开发研究的产品,早在1948年美国就发明了AKD,1956年建厂生产,并于1957年和1960年分别用于优质纸和牛奶液体包装纸的施胶。现今AKD被广泛应用于施胶领域。AKD作为造纸施胶剂在造纸行业中的使用,对控制纸板边缘渗透十分有效,所以液体包装纸(饮料)、肉类食品包装纸、证券纸、邮票纸及静电复印纸中广泛使用AKD。

2. 早在20世纪40年代,美国林产品研究所就研究了使用低分子量酚醛树脂浸渍单板、生产浸渍木的技术,但浸渍木真正形成商品是在1987年。目前,世界生产浸渍木的公司主要有:美国Fibron和C-K Composites、英国Permali和巴基斯坦Dymonwood公司等。我国浸渍木的技术开发仅停留在研究阶段,主要集中在使用低分子量的酚醛树脂浸渍杨木、杉木等速生材和低档木材,也有研究使用改性脲醛树脂改性木材。

3. 红外光谱技术是分析化合物结构的重要手段,能够迅速、准确地对固体、液体、粉末等有机物样品的物理力学和化学性质等进行无损检测。近十几年来,红外光谱技术在国外的木材科学领域得到了较广泛的应用,如木材的识别和木材化学组成、密度、强度、微纤丝角预测及林产品加工评价等方面, 但在我国木材科学领域的研究才刚刚起步。

4. 木材的改性应用中,木材的材性表现为天然耐腐(蛀)性、耐酸性、耐碱性、阻燃性、力学强度和尺寸稳定性等方面。因树种材性的不同,其用途各异,价格差异非常大。用拉曼光谱仪可以测定木材的纤维素、半纤维素和木质素、金属、SiO2等物质的含量和玻璃化温度,从而对木材材性进行量化分析。对经过改性处理的木材进行微结构特征拉曼光谱分析,并和改性前各项指标进行对照,以确定最佳改性工艺,导向最佳材性,发挥普通木材的最好效益。

3. 研究的基本内容与计划

1. 首先制备杉木试验试件和AKD乳液,将杉木试件据切成20mm*20mm*20mm的小木块,配置质量分数分别为2%、5%、8%的AKD乳液;

2. 在真空状态下用三种质量分数的AKD乳液浸渍杉木试件,每种质量分数分别浸渍5min、30min和2h;

3. 用红外光谱技术和激光拉曼光谱技术测试各个条件处理后的杉木试件,根据光谱图分析不同条件下的化学成分变化。

4. 研究创新点

1. 引用跨行业技术,用原本作为造纸胶黏剂的烷基烯酮二聚体(AKD)对杉木试件进行疏水改性处理,分析能否在木材加工行业中将AKD作为疏水试剂并投入使用。

2. 将激光拉曼光谱技术以及红外光谱技术应用到木材化学成分的检测中去,通过控制AKD乳液的质量分数和浸渍处理时间两个变量来分析杉木处理前后化成分的变化。

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