【摘 要】
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木材是一种可再生、天然环保,却易被木腐菌腐朽的建筑材料。木材经防腐剂处理后,通常对环境会有一定影响。而近年来,人们的环保意识逐渐增强,许多对环境有影响的木材防腐剂已被一些国家禁用或限用。水杨酸、槲皮素等有机物抑菌性能好,但是难以与木材形成有效的结合,抗流失性差。本研究旨在通过微囊化和化学接枝改性两种方法,用有机酸和黄酮类化合物修饰木材细胞壁,从而使其固定在木材中,提高植物源有机防腐剂的抗流失性。通
【基金项目】
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国家重点研发项目“人工林木材材质改良的化学基础研究”（编号:2017YFD0600203）；
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木材是一种可再生、天然环保,却易被木腐菌腐朽的建筑材料。木材经防腐剂处理后,通常对环境会有一定影响。而近年来,人们的环保意识逐渐增强,许多对环境有影响的木材防腐剂已被一些国家禁用或限用。水杨酸、槲皮素等有机物抑菌性能好,但是难以与木材形成有效的结合,抗流失性差。本研究旨在通过微囊化和化学接枝改性两种方法,用有机酸和黄酮类化合物修饰木材细胞壁,从而使其固定在木材中,提高植物源有机防腐剂的抗流失性。通过制备水杨酸/二氧化硅微胶囊（SSM）改性杨木、水杨酸接枝改性杨木、槲皮素接枝改性杨木,采用流失试验探究水杨酸、槲皮素的释放规律;从微观结构、化学组成、耐腐性及抗弯强度几个方面评价三种处理材的性能,以综合评价微囊化和化学接枝改性这两种方法在木材中固定水杨酸和槲皮素的潜力,为其他有机物改性木材提供理论基础。所得的主要研究结果如下:（1）采用水杨酸为芯材,二氧化硅为壁材,通过溶胶凝胶法成功制备了水杨酸/二氧化硅微胶囊（SSM）,制备的SSM的粒径在0.06-0.16μm之间。采用SSM修饰木材细胞壁,SSM改性杨木流失前后的FT-IR谱图中均具有Si-O-Si和Si-OH的特征峰,SSM改性杨木具有一定的抗流失性。SSM改性杨木的抗弯强度略有上升,弹性模量基本不变,其MOE和MOR分别为9185.12 MPa和133.08 MPa（素材分别为9162.57 MPa和121.24 MPa）。SSM处理提高了改性木材的耐腐性,流失后的SSM改性杨木经白腐菌和褐腐菌腐朽后的失重率分别为15.87%和14.42%（素材分别为62.82%和42.50%）,达到Ⅱ级耐腐。（2）采用水杨酸为原料,通过酯化反应对木材细胞壁进行修饰,制备水杨酸接枝改性杨木。1.5 mol/L水杨酸与木材细胞壁的反应产率达到最大,该条件下的FT-IR在1635cm-1处的C=O峰达到最大。水杨酸接枝改性杨木弹性增大,但木材组分分解,力学性能有所降低,1 mol/L水杨酸接枝改性杨木的MOE和MOR达到最大值,分别为6580.38 MPa和40.16 MPa（素材分别为6491.31 MPa和87.00 MPa）。不同浓度的水杨酸接枝改性杨木均具有耐腐性,经白腐菌和褐腐菌腐朽后水杨酸接枝改性杨木的失重率均小于15%（素材失重率分别为50.71%和27.86%）,达到Ⅱ级耐腐。（3）采用槲皮素、草酸、木材为原料,通过酯化反应对木材细胞壁进行修饰,制备槲皮素接枝改性杨木。以草酸为连接剂将槲皮素接枝到木材上,槲皮素与草酸、草酸与木材之间均形成了酯基,在FT-IR中的1620 cm-1和1768 cm-1处均出现了不同化学环境下的C=O特征峰。在槲皮素与草酸摩尔比（以下简称槲草比）为1:2时,生成的酯基数量最多,反应产率最大。随着草酸量的增加,细胞壁的厚度先增加后减小,槲皮素的接枝使得木材细胞壁变厚,而过高的草酸浓度会分解木材组分,从而导致木材细胞壁变得更薄,在槲草比为1:2时达到最大值2.25μm（素材为1.65μm）。槲皮素接枝改性杨木的弹性增大,但力学强度有所降低,在槲草比为1:1时的MOE达到最大值10238.91 MPa（素材为9162.56 MPa）,槲草比为1:2的MOR达到最大值57.05MPa（素材为121.24 MPa）。槲皮素接枝改性提高了杨木的耐腐性,经白腐菌腐朽槲皮素接枝改性杨木的失重率均低于15%（素材为42.84%,槲皮素改性木材为48.42%）,达到Ⅱ级耐腐。
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