木材表面納米TiO2疏水薄膜的構(gòu)筑及其耐光老化性能研究.pdf

1、TheResearchonthepropertyofhydrophobicandlightagingresistancefilmatwoodsurfacebuiltviananoTi02andhydrophobicagentLIUSichenAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringWoodSciencea

2、ndtechnologyCentralSouthUniversityofForestryandTechnology498ShaoshanSouthRoad，TianxinDistrictChangshaHunan410004，ERCHINASupervisorProfessorXuJianying，ProfessorLiuJunliangJune，2014摘要近年來(lái)，木材作為一種天然生長(zhǎng)的有機(jī)材料與無(wú)機(jī)納米粒子結(jié)合形成木材無(wú)機(jī)納米復(fù)合材

3、料的研究取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。為阻止水分的入侵以及阻擋太陽(yáng)光中紫外線(xiàn)對(duì)木材的侵害，本研究采用溶膠一凝膠法常溫條件下在木材表面構(gòu)筑納米Ti02薄膜，而后修飾低表面能物質(zhì)硬脂酸或HDTMS(十六烷基三甲氧基硅烷)，使木材表面由親水性變?yōu)槭杷?，同時(shí)利用Ti02優(yōu)良的紫外線(xiàn)吸收能力，提高木材的耐光老化性能，以獲得具備疏水兼紫外線(xiàn)防護(hù)性能的功能性木材。利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線(xiàn)能譜儀(EDX)以及傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)

4、對(duì)處理木材進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成表征，并測(cè)試其疏水及抗光變色性能。結(jié)果表明：1)掃描電鏡及x射線(xiàn)能譜分析表明采溶膠一凝膠法可成功的在木材表面組裝粒徑范圍為60150nm的納米Ti02薄膜，并與木材固有的微觀結(jié)構(gòu)共同形成微納米二級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)。傅立葉變換紅外光譜測(cè)試表明疏水劑(硬脂酸或HDTMS)與納米Ti02表面的OH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，其烷烴長(zhǎng)鏈成功嫁接于木材表面，從而賦予木材良好的疏水性能。且納米Ti02表面修飾烷烴硅氧烷HDTMS的吸收

5、峰強(qiáng)度增加更加明顯。2)疏水劑與納米Ti02共同處理可以使木材由親水性變?yōu)閺?qiáng)疏水性。隨著Ti02濃度的提升，僅經(jīng)過(guò)二氧化鈦處理的木材試樣的疏水性，呈直線(xiàn)上升趨勢(shì)。納米Ti02濃度大于1％后，其接觸角穩(wěn)定在110。左右。低表面能物質(zhì)(硬脂酸以及HDTMS)修飾后，木材表面的接觸角得到提高。對(duì)于僅通過(guò)硬脂酸來(lái)處理的木材試樣，木材的接觸角保持在127。左右，而經(jīng)過(guò)二氧化鈦以及硬脂酸共同處理的木材試樣的疏水度穩(wěn)定保持在133。左右，最高可達(dá)13

6、8。。僅經(jīng)過(guò)HDTMS處理的木材試樣的接觸角維持在135。左右。經(jīng)過(guò)二氧化鈦處理后再經(jīng)過(guò)HDTMS處理的試樣，其接觸角穩(wěn)定保持在140。左右。數(shù)據(jù)分析得出，與僅經(jīng)過(guò)納米粒子處理相比，二氧化鈦和疏水劑共同作用可將試樣疏水效果提高40％；HDTMS比硬脂酸表現(xiàn)出更優(yōu)良的疏水性能。究其原因，是因?yàn)镠DTMS與無(wú)機(jī)納米粒子間形成共價(jià)鍵，而硬脂酸與無(wú)機(jī)納米粒子主要以氫鍵結(jié)合。3)吸水性實(shí)驗(yàn)中，未經(jīng)過(guò)處理試樣在浸泡在水中，增重率迅速提升至60％左右