碳酸鈣原位合成改性楊木單板及膠合板性能研究

施江靖，陳紅*，葉交友，張雨湉，吳智慧，詹先旭

(1. 南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，南京 210037； 2. 德華兔寶寶裝飾新材股份有限公司，浙江 湖州 313200)

木材作為一種可再生、可自然降解的生物質(zhì)材料，一直以來被廣泛應(yīng)用于建筑、包裝和家具等多個(gè)領(lǐng)域，然而木材的易燃性是阻礙其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展的重要原因，木材阻燃處理成為解決這一問題的重要手段。木材阻燃主要是需要降低木材燃燒速率，減少或阻滯火焰?zhèn)鞑ニ俣纫约凹铀偃紵砻娴奶炕?，處理后的木材除了需要具備良好的阻燃性能，還應(yīng)基本保留木材原有的優(yōu)良特性[1]。

目前木材阻燃處理主要有阻燃劑浸漬、無機(jī)物嵌入和表面貼面及涂層等方法[2-4]，前兩者都是為了將木材轉(zhuǎn)變?yōu)殡y燃物質(zhì)，從而延緩著火點(diǎn)，降低熱釋放速率。阻燃劑浸漬法目前常用鹵系阻燃劑、金屬類阻燃劑、磷-氮系阻燃劑及硼系阻燃劑等[1]，但有些阻燃劑在處理木材和使用過程中會(huì)引起材料吸濕性增加、銹蝕金屬、燃燒時(shí)釋放有毒物質(zhì)等環(huán)境和安全問題。較為綠色環(huán)保的無機(jī)物嵌入法，其靈感來源于數(shù)百萬年來森林的石化作用，主要是將無機(jī)化合物以及無機(jī)化合物的前軀體通過物理、化學(xué)和生物等方法浸入并沉積在木材的細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中，在木材內(nèi)部生成不溶性的無機(jī)物質(zhì)，從而復(fù)合制備出具有不同性質(zhì)的木材-無機(jī)質(zhì)復(fù)合材料(wood-inorganic composites)[5]。無機(jī)物嵌入法主要使用無機(jī)鹽、無機(jī)氧化物和天然礦土等無機(jī)材料[6]，水溶性堿性硅酸鹽(水玻璃)使木材更阻燃、更耐用[7]；二氧化鈦或氧化鋅有助于解決光致降解問題，使木材表面具有疏水性[8]；(有機(jī))黏土有助于改善木材尺寸穩(wěn)定性、硬度、抗壓強(qiáng)度和阻燃性[9]；硅酸鈉能有效地對(duì)木材進(jìn)行物理填充并產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)合，使得木材熱穩(wěn)定性有所提升，殘?zhí)苛吭黾覽10]；二氧化硅氣凝膠改性木材則使得木材阻燃和力學(xué)性能有較大提升[11]。

碳酸鈣作為一種無機(jī)鹽，當(dāng)其嵌入改性木材時(shí)，主要是以木材的多孔性結(jié)構(gòu)為框架，借助鈣離子容易通過細(xì)胞的紋孔等孔狀結(jié)構(gòu)進(jìn)入細(xì)胞中的特性，仿生自然界中骨骼、珍珠、貝殼等物質(zhì)，在木材表面和內(nèi)部原位反應(yīng)合成碳酸鈣。碳酸鈣嵌入改性木材在未來的研究與實(shí)際應(yīng)用中具有巨大的潛力：一方面，碳酸鈣改性木材時(shí)使用量較少，操作流程簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；另一方面，改性后的木材力學(xué)性能和阻燃性較好，同時(shí)避免了燃燒時(shí)釋放有毒物質(zhì)，尤其在家居領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，與較早使用的木材有機(jī)改性相比，兩者雖然都能提升木材性能，但是有機(jī)改性會(huì)帶來甲醛釋放等問題，而碳酸鈣改性則解決了使用過程中的二次污染等問題[12-15]。

筆者通過將楊木單板依次真空浸漬于不同濃度的氯化鈣和碳酸氫鈉兩種溶液中，使先浸入楊木單板的鈣離子與后浸入的碳酸根離子在楊木表面和內(nèi)部原位合成穩(wěn)定的碳酸鈣固體化合物，從而得到楊木-碳酸鈣復(fù)合材料，著重探討不同浸漬液濃度對(duì)楊木單板浸漬效果及性能的影響，選取最佳浸漬液濃度改性楊木單板并制備不同組坯結(jié)構(gòu)的楊木膠合板，以期提升木材阻燃性能，為速生木材的高附加值利用和膠合板應(yīng)用場(chǎng)景的拓展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

楊木單板，規(guī)格為300 mm×300 mm×2 mm，購于臨沂富利木制品廠；實(shí)驗(yàn)室自制去離子水；二水合氯化鈣(CaCl2H4O2)和碳酸氫鈉(NaHCO3)均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；大豆膠黏劑，由德華兔寶寶裝飾新材股份有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

自制真空浸漬設(shè)備，由真空泵、干燥器組成；Quanta 200環(huán)境掃描電子顯微鏡，美國FEI公司；X射線能譜分析儀，英國OXFORD；VERTEX 80V紅外光譜分析儀，德國布魯克公司；AGS-X 5kN萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，日本島津公司；Q500熱重分析儀，美國thermal公司；SUNTOUCH噴火槍，武義高邁工具有限公司；10097101錐形量熱儀，Noselab-ATS公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 浸漬液制備

分別稱取二水合氯化鈣和碳酸氫鈉與水混合攪拌，制得0.5，1.0，1.5，2.0 mol/L的氯化鈣溶液和碳酸氫鈉溶液。

1.3.2 真空浸漬處理

楊木單板真空浸漬處理過程如圖1所示。首先將楊木單板在20 ℃和65%相對(duì)濕度條件下平衡48 h；然后將楊木單板真空浸漬，開啟真空泵后抽真空30 min，使真空度達(dá)到-0.095 MPa，并在該真空度下，分別將楊木單板在不同濃度的氯化鈣溶液中真空浸漬10 h，蒸餾水清洗；再分別將楊木單板在不同濃度的碳酸氫鈉溶液中真空浸漬14 h，蒸餾水清洗；最后將楊木單板在20 ℃和65%相對(duì)濕度條件下平衡7 d以完成無機(jī)物的生成。平衡處理后未改性楊木單板的平衡含水率為8%～9%，改性楊木單板的平衡含水率為9%～11%。

圖1 楊木單板真空浸漬處理Fig. 1 Vacuum impregnation of poplar veneers

1.3.3 膠合板制備

將改性楊木單板用大豆膠黏劑施膠，并按照不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行組坯(表1)后熱壓成型。在熱壓前進(jìn)行板坯預(yù)壓，即進(jìn)行一定時(shí)間的冷壓，冷壓條件為壓力0.9 MPa、時(shí)間40 min，熱壓條件為溫度110～120 ℃、時(shí)間10 min、壓力0.6～0.9 MPa。

表1 碳酸鈣改性楊木膠合板組坯結(jié)構(gòu)Table 1 Assembling structure of CaCO3 modified poplar plywood

1.4 測(cè)試與表征

1)質(zhì)量增加率測(cè)試。對(duì)楊木單板浸漬前后的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，浸漬處理前的絕干質(zhì)量為M0(g)，浸漬處理后的絕干質(zhì)量為M1(g)，楊木單板質(zhì)量增加率(WPG，%)計(jì)算公式為:WPG=(M1-M0)/M0×100%。

2)吸水率測(cè)試。參照GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能測(cè)試方法》對(duì)楊木單板吸水率進(jìn)行測(cè)試，試件個(gè)數(shù)為3個(gè)。

3)形貌分析。采用環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)觀察楊木單板的浸漬效果。

4)化學(xué)成分分析。通過X射線能譜分析儀(EDS)對(duì)樣品進(jìn)行元素定性半定量分析。通過紅外光譜分析儀(FT-IR)分析有機(jī)分子結(jié)構(gòu)，鑒定官能團(tuán)變化，F(xiàn)T-IR掃描次數(shù)為20次，掃描范圍為400～4 000 cm-1。通過X射線衍射儀(XRD)對(duì)樣品中的結(jié)晶變化進(jìn)行表征，X射線源為Cu Kα線(λ=0.154 06 nm)，測(cè)量范圍為4°～45°。

5)力學(xué)性能測(cè)試。拉伸性能測(cè)試試件規(guī)格為100 mm×10 mm，拉伸速率為1.0 mm/min，為避免試件被力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的夾具夾壞，試件兩端均粘貼梯形木質(zhì)加強(qiáng)片，試件個(gè)數(shù)為6個(gè)。彎曲性能參照GB/T 17657—2013對(duì)膠合板進(jìn)行測(cè)試，試件個(gè)數(shù)為6個(gè)。

6)熱穩(wěn)定性測(cè)試。采用熱重分析儀測(cè)試材料的熱穩(wěn)定性能，從平衡處理后的楊木單板中截取5～10 mg的小方塊置于坩堝中，測(cè)試溫度為25～800 ℃，升溫速率為10 ℃/min，天平保護(hù)氣氛和樣品測(cè)試氣氛均為氮?dú)猓髁糠謩e為40和60 mL/min。

7)阻燃性能測(cè)試。使用噴火槍小火模式對(duì)楊木單板燃燒性能進(jìn)行測(cè)試并攝像記錄時(shí)間，單板試件規(guī)格為20 mm×20 mm。參照ISO 5660-1：2015“Reaction-to-fire tests—Heat release, smoke production and mass loss rate—Part 1: Heat release rate (Cone calorimeter method)”，采用錐形量熱儀對(duì)膠合板的燃燒性能進(jìn)行測(cè)試，熱輻射功率為50 kW/m2，膠合板試件規(guī)格為100 mm×100 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度浸漬液對(duì)楊木浸漬效果的影響

不同浸漬液濃度對(duì)楊木單板中碳酸鈣的合成具有顯著影響。楊木單板內(nèi)部橫切面的SEM圖見圖2，通過對(duì)碳酸鈣標(biāo)紅可以看出，不同濃度浸漬液處理的楊木單板細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中都生成了碳酸鈣。當(dāng)濃度低于1.5 mol/L時(shí)，隨著浸漬液濃度的增加，楊木單板細(xì)胞腔和細(xì)胞壁中的碳酸鈣顆粒沉積逐漸增加，但當(dāng)浸漬液濃度在1.5 mol/L及以上時(shí)，碳酸鈣沉積顆粒不均勻，僅在細(xì)胞壁四周形成稠密的碳酸鈣顆粒，細(xì)胞腔中只是少量沉積。

0.5，1.0，1.5和2.0 mol/L浸漬液對(duì)楊木單板的質(zhì)量增加量分別為8.105，9.955，11.295和7.280 g，質(zhì)量增加率可作為表征無機(jī)物進(jìn)入木材內(nèi)部數(shù)量和浸漬效果的重要指標(biāo)。不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓馁|(zhì)量增加率和吸水率如圖3所示，由圖3a可知：當(dāng)浸漬液濃度為0.5～1.5 mol/L時(shí)，隨著浸漬液濃度的增加，楊木單板的質(zhì)量增加量和質(zhì)量增加率逐漸增加；當(dāng)浸漬液濃度為1.5 mol/L時(shí)，楊木單板的質(zhì)量增加量和質(zhì)量增加率最高，質(zhì)量增加率可達(dá)13.29%。然而當(dāng)浸漬液濃度過高時(shí)，容易導(dǎo)致碳酸氫鈉浸漬液中的碳酸根離子還未能進(jìn)入楊木單板內(nèi)部與浸入的鈣離子結(jié)合，即與楊木單板表面的鈣離子反應(yīng)，大分子碳酸鈣黏附于楊木單板表面，堵塞了部分導(dǎo)管或紋孔，阻礙了碳酸根離子進(jìn)一步浸入楊木單板內(nèi)部。當(dāng)浸漬液濃度為2.0 mol/L時(shí)，木材質(zhì)量增加率僅為7.66%，浸漬效果較差。

木材中細(xì)胞腔、細(xì)胞間隙、紋孔、細(xì)胞壁內(nèi)部的微毛細(xì)管等空隙是木材吸水的主要原因，碳酸鈣改性楊木單板主要是通過碳酸鈣填充木材間的空隙，阻止水分進(jìn)入木材內(nèi)部，吸水性也是表征浸漬效果的一項(xiàng)指標(biāo)。由圖3b可知：當(dāng)浸漬溶液濃度高于0.5 mol/L時(shí)，碳酸鈣能夠有效地作為空隙填充材料，形成阻擋水分進(jìn)入的屏障，大幅降低楊木單板的吸水性；1.0 mol/L浸漬液處理后楊木單板的吸水率僅為未處理?xiàng)钅締伟逦实?3.23%；2.0 mol/L浸漬液處理的楊木單板吸水率最低，一方面是因?yàn)闂钅締伟鍍?nèi)部的碳酸鈣充當(dāng)填料阻礙水分進(jìn)入，另一方面楊木單板表層沉積了大量碳酸鈣，從外部便阻止了水分進(jìn)入。

圖2 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓奈⒂^形貌Fig. 2 Micro morphologies of poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

圖3 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓馁|(zhì)量增加率和吸水率Fig. 3 Mass increase rate and water absorption of poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

2.2 不同濃度浸漬液對(duì)楊木化學(xué)成分的影響

不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟逯锈}元素的分布，以及各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子占比分別如圖4和5所示。由圖4和5可以看出，不同濃度浸漬液處理的楊木單板內(nèi)部細(xì)胞腔和細(xì)胞壁都生成了碳酸鈣，且隨著濃度增加，沉積的鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子占比越來越大。當(dāng)濃度高于 1.0 mol/L時(shí)，鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子占比提升明顯，這也說明當(dāng)濃度較低時(shí)，鈣離子和碳酸根離子能夠進(jìn)入木材內(nèi)部進(jìn)行原位合成，而當(dāng)濃度較高時(shí)較多的碳酸鈣則是在楊木單板表面沉淀。

圖4 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟逯锈}元素的分布Fig. 4 Distribution of Ca in poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

圖5 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟逯懈髟氐馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子占比Fig. 5 The mass ratio and atomic proportion of elements in poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

圖6 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓腇T-IR和XRD圖譜Fig. 6 FT-IR and XRD spectra of poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

2.3 不同濃度浸漬液對(duì)楊木力學(xué)性能的影響

圖7 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓睦鞆?qiáng)度Fig. 7 Tensile strength of poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓睦鞆?qiáng)度如圖7所示。由圖7可知，不同濃度浸漬液改性后的楊木單板拉伸強(qiáng)度均有所提升，這主要是由于在木材中原位合成的碳酸鈣填補(bǔ)了部分木材中的空隙，改善了木材細(xì)胞的力學(xué)缺陷[18]。雖然碳酸鈣處理會(huì)降低楊木單板的纖維素結(jié)晶度，可能對(duì)楊木單板力學(xué)性能有所影響，但是碳酸鈣的填充作用對(duì)木材結(jié)構(gòu)的優(yōu)化彌補(bǔ)了這方面的損失。當(dāng)浸漬液濃度為1.0 mol/L時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，為51.66 MPa，然而當(dāng)浸漬液濃度為1.5和2.0 mol/L時(shí)，其拉伸強(qiáng)度相似，并且都比1.0 mol/L浸漬液處理的楊木單板拉伸強(qiáng)度低。這可能是由于當(dāng)浸漬液濃度高于1.0 mol/L時(shí)，較多的碳酸根離子與楊木單板表面的鈣離子先結(jié)合，沉積于表面的碳酸鈣阻礙碳酸根離子進(jìn)入楊木單板中與內(nèi)部的鈣離子結(jié)合，較高濃度的浸漬液改性處理雖然也能起到增強(qiáng)楊木單板力學(xué)性能的作用，但其多為外部填充，未能使碳酸鈣進(jìn)入木材內(nèi)部，達(dá)到木材整體性能的優(yōu)化。從拉伸試件的斷裂形式(圖8)可以看出，未處理?xiàng)钅締伟鍞嗔殉拭黠@的Z字形脆斷，而2.0 mol/L浸漬液處理的楊木單板斷裂形式與其類似，主要是因?yàn)樘妓徕}形成不均，楊木單板內(nèi)部形成碳酸鈣較少，而碳酸鈣進(jìn)入楊木單板內(nèi)部較多的0.5和1.0 mol/L浸漬液處理的楊木單板則沒有明顯的斷裂。

圖8 拉伸測(cè)試試件斷裂形貌Fig. 8 Fracture morphologies of tensile test specimens

2.4 不同濃度浸漬液對(duì)楊木燃燒性能的影響

木材主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大成分構(gòu)成，可占木材質(zhì)量的97%～99%。木材主要熱解階段溫度為220～550 ℃，其中在200～260 ℃時(shí)半纖維素率先熱解，纖維素則在240～350 ℃時(shí)熱解，并且熱解劇烈，木材在此溫度段質(zhì)量損失較多，木質(zhì)素?zé)峤鉁囟容^高，主要在250～500 ℃熱解[19]。不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓腡G與DTG曲線如圖9所示。由圖9b可知，未處理的楊木單板在319 ℃時(shí)熱解質(zhì)量損失率可達(dá)1.11%/℃，經(jīng)過碳酸鈣浸漬處理后的楊木單板熱解峰逐漸趨于平和，可見碳酸鈣改性能有效降低楊木單板的熱解質(zhì)量損失率。楊木單板中碳酸鈣的含量主要由浸漬液的濃度與浸漬效果共同決定，從圖9b中可以看出，未處理?xiàng)钅締伟搴?.0 mol/L浸漬液處理的楊木單板熱穩(wěn)定性相似。這主要是因?yàn)?.0 mol/L浸漬液的濃度較高，雖然有利于生成較多碳酸鈣，但是浸漬效果較差，進(jìn)入楊木單板內(nèi)部的碳酸鈣較少。0.5，1.0和1.5 mol/L浸漬液處理的楊木單板熱解峰值速率因楊木單板表面和內(nèi)部存在的碳酸鈣而大幅降低。通過直接對(duì)楊木單板進(jìn)行的燃燒測(cè)試結(jié)果(圖10)也可看出，碳酸鈣改性使楊木單板阻燃性能均有不同幅度的提升，其中，0.5，1.0和1.5 mol/L浸漬液處理后的楊木單板阻燃效果提升最為明顯。從熱重曲線對(duì)比這三者的殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以看出，雖然三者都能降低楊木單板的熱解速率，但是浸漬液濃度決定了碳酸鈣合成的多少，0.5 mol/L相比其他兩者，其浸漬的楊木單板殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)與2.0 mol/L浸漬液浸漬時(shí)相似。綜合來看，1.0 mol/L浸漬液處理?xiàng)钅締伟鍖?duì)于降低楊木單板熱解質(zhì)量損失率、提高殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較優(yōu)。

圖9 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓腡G(a)與DTG(b)曲線Fig. 9 TG (a) and DTG (b) curves of poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

圖10 不同濃度浸漬液處理?xiàng)钅締伟宓娜紵阅軠y(cè)試Fig. 10 Combustion performance test of poplar veneers treated with different concentrations of impregnation solution

2.5 碳酸鈣改性楊木膠合板的性能

綜合不同濃度浸漬液對(duì)楊木單板浸漬效果、化學(xué)成分變化、力學(xué)性能及燃燒性能的考慮，選用1.0 mol/L碳酸鈣溶液改性楊木單板的工藝制備阻燃楊木膠合板。

2.5.1 碳酸鈣改性對(duì)楊木膠合板力學(xué)性能的影響

不同結(jié)構(gòu)碳酸鈣改性楊木膠合板的彎曲強(qiáng)度與彈性模量如圖11所示。由圖11可以看出，添加改性楊木單板的膠合板B、C和D相比于素板A，彎曲強(qiáng)度和彈性模量都有一定程度降低，但楊木單板在改性后其拉伸強(qiáng)度都有所增加，從彎曲測(cè)試試件斷裂形貌(圖12)可以看出，添加改性楊木單板的膠合板B、C和D在受到彎曲載荷后層間出現(xiàn)明顯間隙，所以含有改性楊木單板的膠合板彎曲性能的降低可能是由于碳酸鈣改性處理后楊木單板表面殘留的碳酸鈣顆粒在一定程度上影響了楊木單板之間的膠合[20]，從而影響了膠合板的力學(xué)性能，但彎曲性能降低幅度較小，3種結(jié)構(gòu)的改性膠合板彎曲強(qiáng)度和彈性模量都能夠達(dá)到70 MPa和5 GPa以上。

圖11 不同結(jié)構(gòu)碳酸鈣改性楊木膠合板的彎曲性能Fig. 11 Flexural properties of CaCO3 modified poplar plywood with different structures

圖12 彎曲測(cè)試試件斷裂形貌Fig. 12 Fracture morphologies of flexural test specimens

2.5.2 碳酸鈣改性對(duì)楊木膠合板阻燃性能的影響

通過錐形量熱儀對(duì)膠合板燃燒性能進(jìn)行測(cè)試，具體結(jié)果如表2所示，膠合板C、D與素板A相比熱釋放速率峰值(PHRR)、熱釋放速率(THR)、比消光面積平均值(ASEA)和質(zhì)量損失速率平均值(AMLR)均有所降低。但膠合板B與素板A相比，THR和ASEA有所增加，可能是由于膠合板B中改性楊木單板僅有兩層且為表層和底層，改性后楊木單板表面存在的碳酸鈣導(dǎo)致與內(nèi)部3層未改性的單板膠合效果變差，單板間的聯(lián)結(jié)不如素板A緊密，并且碳酸鈣改性使楊木單板熱解溫度有所降低，致使火焰更易穿透表層和底層，從而與中間3層未改性的單板接觸，使THR和ASEA有所增加。從表2可以看出，含有碳酸鈣改性楊木單板的膠合板殘?zhí)柯?RM)均多于素板A，碳酸鈣改性能夠有效提高膠合板的殘?zhí)柯?，并且隨著改性單板數(shù)量的增加，膠合板殘?zhí)柯蚀蠓嵘?，而全由碳酸鈣改性楊木單板制備的膠合板D其殘?zhí)柯矢哌_(dá)25.36%，可見碳酸鈣改性能有效延緩楊木膠合板的燃耗性，使其在高溫條件下更耐燒[21]。

表2 不同結(jié)構(gòu)碳酸鈣改性楊木膠合板錐形量熱儀分析結(jié)果Table 2 Results of CONE analysis of CaCO3 modified poplar plywood with different structures

3 結(jié) 論

通過將楊木單板先后真空浸漬于不同濃度的氯化鈣和碳酸氫鈉兩種溶液中，在楊木單板內(nèi)部原位合成碳酸鈣，著重探討浸漬液濃度對(duì)楊木單板浸漬效果及性能的影響，選取最佳浸漬液濃度制備碳酸鈣改性楊木膠合板并研究其性能。

1)通過不同濃度浸漬液處理的楊木單板細(xì)胞腔和細(xì)胞壁都能原位合成碳酸鈣，1.0 mol/L浸漬液處理后楊木單板的吸水率僅為未處理樣的63.23%。

2)隨著浸漬液濃度的增加，楊木單板中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子占比越來越大，當(dāng)濃度高于1.0 mol/L 時(shí)，鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子占比提升明顯。碳酸氫鈉浸漬楊木單板時(shí)會(huì)降低其半纖維素與木質(zhì)素含量，碳酸鈣改性使楊木單板纖維素結(jié)晶度有所降低，但當(dāng)濃度低于1.5 mol/L時(shí)降低幅度較小。

3)由于原位合成碳酸鈣填補(bǔ)了楊木單板中的部分空隙，不同濃度浸漬液改性后的楊木單板拉伸強(qiáng)度均有所提升。當(dāng)濃度為1.0 mol/L時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，為51.66 MPa，并且在降低楊木單板熱解質(zhì)量損失率、提高殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)量方面，浸漬液濃度為1.0 mol/L時(shí)效果同樣最佳。

4)碳酸鈣改性楊木膠合板與素板相比彎曲性能雖有小幅降低，但添加改性單板的膠合板能明顯提升其阻燃性能，而全由改性楊木單板制備的膠合板燃燒后其殘?zhí)柯矢哌_(dá)25.36%。

綜上所述，使用濃度為1.0 mol/L的氯化鈣和碳酸氫鈉溶液原位合成碳酸鈣處理?xiàng)钅締伟?，有利于提高膠合板的阻燃性能，拓展膠合板使用場(chǎng)景。