通过原位化学交联提高木质复合材料的机械性能和尺寸稳定性

《Polymer Composites》：Enhanced Mechanical Properties and Dimensional Stability of Wood-Based Composites Through In Situ Chemical Crosslinking

通过原位化学交联法引入p-MDI聚合物显著提升木材机械性能（纵向拉伸强度377 MPa，弯曲强度428 MPa，比强度382 MPa·cm3/g），接近传统建筑材料水平。处理后木材在酸碱溶剂中保留45%以上拉伸强度，并增强尺寸稳定性和抗微生物能力。SEM和XPS证实结构变化及元素分布优化。

　　

摘要

木材是一种常用的结构材料，由于其轻质、高强度、良好的热力学性能以及易于加工等优点，在建筑领域得到广泛应用。然而，木材固有的尺寸不稳定性（受潮引起的收缩和膨胀）、有限的机械强度以及易受微生物降解的影响，限制了其更广泛的应用。为了开发一种高强度的功能化木质复合材料，本研究采用原位化学交联技术对木材进行了改性。所得木质复合材料的纵向抗拉强度为377 MPa，弯曲强度为428 MPa，比强度为382 MPa·cm3·g?1，与传统建筑材料相当。通过原位化学交联方法，将聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯（p-MDI）引入木材中，显著提高了其机械性能。此外，在经过酸性和碱性溶剂处理后，该复合材料的抗拉强度仍保留了45%以上。同时，还观察到了尺寸稳定性和抗微生物降解能力的提升。扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征技术证实，化学交联引起的元素分布变化和结构改变是提升性能的关键因素。这项研究提升了木材的机械性能、尺寸稳定性、耐候性和抗菌性能，为开发可持续、低碳且可再生的建筑和结构材料提供了有益的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。