水性漆绿色环保、 节约资源, 越来越受到消费者的青睐, 具有广阔的市场潜力和发展前景。 由于水与有机树脂的相容性较差, 水性漆漆膜硬度、 耐磨性、 耐老化性等性能较差。 为了提高水性漆的各项性能, 以樟子松为基材, 利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared, FTIR)技术探究了樟子松与丙烯酸水性漆的结合机理； 采用纳米SiO2和TiO2来改性丙烯酸水性漆并对樟子松进行涂饰, 研究改性后的水性漆对漆膜硬度、 耐磨性、 耐老化性等性能的影响。 结果表明, 水性漆涂饰樟子松后, 3 349 cm-1处的O—H伸缩振动吸收峰峰值下降, 说明松木与水性漆之间形成了更稳定的氢键； 1 727 cm-1处羧基中的CO伸缩振动峰强度低于纯水性漆, 而1 239 cm-1处酯基中的C—O伸缩振动峰值高于樟子松, 表征了水性漆中的羧基与樟子松中的羟基发生了酯化反应； 在1 109 cm-1处出现了C—O—C中的C—O不对称振动峰, 表明樟子松与水性漆中的羟基发生了醚化反应。 研究揭示了丙烯酸与樟子松除物理结合外, 还发生了化学反应, 使漆膜与木材结合更牢固。 同时, 对纳米材料改性后的丙烯酸水性漆漆膜的性能分析表明, 改性水性漆具有和商用水性漆一样高的漆膜附着力与耐水性； 纳米SiO2改性水性漆在漆膜硬度、 耐磨性方面表现更优, 而纳米TiO2改性对水性漆漆膜耐老化性能的作用较大。 综合各方面因素, 认为在底面漆中均加入3%纳米SiO2改性的水性漆最适用于室内木制品, 此时漆膜硬度达3H, 附着力、 耐水性均达1级； 在面漆中加入1%纳米TiO2改性的水性漆最适用于户外木制品, 此时漆膜硬度达H, 耐水性达1级, 耐老化性也最优。 该研究可为纳米改性水性漆方面的研究提供理论参考, 对促进水性漆的优化改性、 拓宽其应用范围、 提高其附加值具有指导意义。

为了深入认识竹材细胞壁的精细结构, 揭示竹材细胞壁的独特构造, 首次应用纳米红外技术（AFM-IR）研究竹材纤维细胞壁的化学成分及其分布, 探讨纳米红外技术在竹材细胞壁化学物质分布的研究方法。 结果表明, 利用纳米红外技术可以实现原位状态下对竹材纤维细胞壁的化学组成进行分析, 突破了传统红外光谱技术的衍射极限, 获得纳米级的红外光谱; 纳米红外技术采集的光谱与显微红外技术相比, 谱峰位置基本相同, 能正确反映竹材细胞壁的化学信息; 纳米红外技术是竹材细胞壁化学成分纳米分布的有效研究方法。

木材细胞壁的改性机理研究是改良木材处理试剂, 优化木材处理工艺, 提高木材密度、 力学、 尺寸稳定性等各项性能的关键。 以人工林杉木为研究对象, 采用合成的水溶性低分子量酚醛树脂(PF)对杉木试材进行逐步的真空加压浸渍处理, 通过高精度、 高分辨的X射线衍射仪(XRD)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和核磁共振仪(NMR)(采用交叉极化/魔角旋转法进行连续测试)对处理和对照试样的相关物理和化学性能进行了对比分析, 研究结果表明: 水溶性低分子量PF处理后, 试样的结晶度与未处理的对照样相比, 数值降低明显, 平均降低率分别为12.67%, 11.91%和6.26%。 结合FTIR和NMR 13C的检测谱图发现, 水溶性低分子量PF改性后的杉木与对照杉木相比, 没有增加新的酯类、 醚类等官能团特征峰和化学位移, 认为水溶性低分子量PF不能与杉木发生明显的化学反应, 但会进入到结构较松散、 空隙尺寸较大、 相对面积较多的管胞细胞壁中的非结晶区, 形成物理性的充填, 最终引起杉木相对结晶度的降低。 本研究对于研发新型木材改性试剂、 优化木材改性处理工艺具有重要的参考价值, 研究结果还将为进一步探明木材细胞壁的改性机制、 丰富木材细胞壁的改性理论提供重要的依据。

分别采用X射线衍射法、 偏振光显微镜法、 纹孔观察法和近红外光谱预测法对杉木木材的微纤丝角进行了测定, 结果表明： 对于同一株杉木, 纹孔观察法测得的微纤丝角平均值最大, X射线衍射法次之, 偏振光显微镜法最小, 三种方法得到的微纤丝角差异不显著； 对于不同年轮的微纤丝角, X射线衍射法测定值于第20年轮以后变得最大, 纹孔观察法测定值上下浮动最大, 偏振光显微镜法测定值相对最为集中, 越远离髓心三种方法的测定值曲线吻合得越好, 同一年轮微纤丝角采用不同方法测定时差异不显著； 对于同一年轮的微纤丝角, 偏振光显微镜法得到的最大值与最小值相差不大于4°, 而纹孔观察法相差达到21.53°, 其标准偏差也达到4.75。 近红外光谱预测法和X射线衍射法均属于无损检测法, 它们两个联立建立的模型精度高, 预测性和重现性好、 便于实现在线分析, 其校正模型和验证模型的相关系数R2分别达到了0.81和0.75, 校正标准误差和预测标准误差分别为1.79和2.02。 另外, 其他三种方法均可以与近红外光谱技术联用来预测该木材的微纤丝角, 显示了近红外光谱技术无与伦比的优越性。 同时, 文章分析了这四种方法的优缺点, 探讨了产生这种结果的原因, 以便为广大研究者提供参考。