细胞间基质浸润改善脱木质素木材复合材料的湿态强度

摘要整理

脱木质素木材（DW）作为生物基纤维材料在高性能复合材料中具有广阔应用前景。纤维素复合材料在干态下具有优异的强度和刚度，远高于天然木材。然而在湿态下，水分渗入细胞间隙区域，破坏了脱木质素木材纤维间的应力传递机制，导致复合材料的湿态刚度和强度极低。为实现湿态下的有效应力传递，需要对细胞间隙进行树脂浸润，建立相邻纤维间的粘结机制。本研究采用水性二羟基二甲基脲醛树脂（DMDHEU）热固性基体，与非水性环氧树脂进行对比。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和共焦拉曼光谱研究了树脂在脱木质素木材中的空间分布。结果表明：水性树脂能够浸润细胞间隙区域，形成人工复合中层，而环氧树脂仅浸入干态脱木质素木材的细胞腔。干湿态拉伸试验表明，DMDHEU树脂对细胞间隙和细胞壁的浸润相比环氧树脂产生了更高的拉伸强度和刚度。人工复合中层将相邻纤维粘结在一起，显著提高了复合材料的湿态强度。本研究阐明了树脂体系与脱木质素木材结构的相互作用及其空间分布对改善机械性能（尤其是湿态性能）的重要性。

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