一步水熱法構(gòu)建及調(diào)控超疏水木材表面.pdf

1、自然界中大量存在超疏水表面，人們意識到這種表面特性將在防水防潮、液體輸送、自清潔等領域具有廣闊的應用前景。木材是天然環(huán)?？稍偕牧?，廣泛應用于人類生活的各個領域，由于木材具有極強的吸濕吸水特性，容易導致其尺寸變形、腐朽、變色等，影響其使用價值，限制使用范圍。人們將超疏水引入木材表面功能化修飾領域，賦予其極強的疏水能力，將顯著提高木材的使用壽命?；诔杷砻鏄?gòu)建理論的指導，使用水熱合成等方法可成功制備超疏水木材。然而，這些超疏水木材構(gòu)建

2、方法復雜，使用的試劑、設備大多昂貴，不僅造成了木材一定程度的降解，還可能使本身環(huán)保的材料附著有含氟等有毒物質(zhì)。針對水熱法構(gòu)建超疏水木材存在的不足，本文研究了使用一步水熱法來仿生構(gòu)建超疏水木材，不僅簡化了超疏水木材構(gòu)建步驟，節(jié)約構(gòu)建成本，還使其在工業(yè)推廣應用中潛力巨大。本論文的主要研究結(jié)果如下:
　　1.使用一步水熱法，在木材表面成功構(gòu)建了水滴靜態(tài)接觸角可達153°，滾動角小于5°的超疏水薄膜。采用掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS

3、)、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、X射線衍射(XRD)分析對比了一步水熱反應中只含有鈦酸四丁酯以及同時含有鈦酸四丁酯與乙烯基三乙氧基硅烷處理后的木材表面形貌與化學成分，結(jié)果表明，在水熱反應中，鈦酸四丁酯與乙烯基三乙氧基硅烷可以在水解后發(fā)生復合，形成共同前驅(qū)體，阻止TiO2的結(jié)晶過程，最終在木材表面生成了富含疏水基團的鈦硅復合微納米結(jié)構(gòu)薄膜，其中納米級突起直徑為50～100納米。
　　2.采用一步水熱法在杉木橫截面以及馬尾松的各個表

4、面均構(gòu)建了靜態(tài)水滴接觸角達152°的超疏水結(jié)構(gòu)。采用單因素實驗法，在選定的實驗參數(shù)下，分別探索了一步水熱法在木材各個表面構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)的最佳水熱反應時間，反應溫度，混合溶液中去離子水、濃硝酸加入量，以及最佳的鈦硅摩爾比。結(jié)果表明，一步水熱法構(gòu)建超疏水木材的最佳水熱反應時間、反應溫度、去離子水加入量、濃硝酸加入量和鈦硅摩爾比分別為12h、100℃、4.0ml、0.6ml和1∶1。
　　3.采用掃描電鏡及傅里葉紅外光譜儀對水熱反應溫度