基于季銨化微納米二氧化硅的竹材改性研究.pdf

1、本研究提出將季銨鹽基團(tuán)負(fù)載在納米SiO2上制得季銨化微納米SiO2，將產(chǎn)物用于酚醛樹脂、竹材及竹質(zhì)板材的改性，通過多種實(shí)驗(yàn)手段評(píng)價(jià)改性對(duì)竹材耐腐性、防霉性、防變色、膠合性能、疏水性、耐熱性、力學(xué)性能等的影響。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)合成了QASN-1、QASN-2兩種季銨化微納米SiO2改性劑。核磁共振譜、紅外光譜表明兩種合成方法均制得了季銨化微納米SiO2。產(chǎn)物的Zeta電位值由改性前的負(fù)值變化到正值，原因是改性后的納米粒

2、子表面負(fù)載了帶正電荷的季銨鹽基團(tuán)。粒徑測(cè)定結(jié)果表明改性后粒子的分散性改善明顯。
　　(2)抑菌圈實(shí)驗(yàn)表明季銨化微納米SiO2對(duì)試菌的抑制效果強(qiáng)弱順序?yàn)?密粘褶菌＞桔青霉＞串珠鐮刀菌＞鏈格孢菌＞綠色木霉＞彩絨革蓋菌＞黑曲霉＞可可球二孢。防霉防變色實(shí)驗(yàn)表明:①改性的竹材隨著添加濃度的增加，防霉防變色性能增強(qiáng)。QASN-1改性后的竹材對(duì)串珠鐮刀菌防治能力最強(qiáng)，QASN-2改性后的竹材對(duì)桔青霉防治能力最強(qiáng)。②改性后竹束單板層積材早期對(duì)桔青

3、霉有抑制效果;對(duì)串珠鐮刀菌的抑菌效果要相對(duì)長(zhǎng);浸膠前處理效果要好于浸膠后處理。室內(nèi)耐腐實(shí)驗(yàn)表明改性后竹材耐褐腐等級(jí)強(qiáng)于耐白腐等級(jí)，改性后竹材耐褐腐等級(jí)均為強(qiáng)耐腐;濃度5％的QASN-1、QASN-2改性后竹材耐腐等級(jí)分別為強(qiáng)耐腐、稍耐腐。抑菌性QASN-1＞QASN-2，因?yàn)镼ASN-1粒徑小于QASN-2，所帶凈電荷大于QASN-2，因此表現(xiàn)出更高的抗菌性。
　　(3)電鏡圖表明納米粒子在竹材各個(gè)部位分布較均勻，顆粒徑級(jí)在40～

4、50nm之間。接觸角測(cè)試表明季銨化微納米SiO2改性后竹材平均接觸角在90°～140°，表現(xiàn)為疏水性;改性后近竹黃面的疏水性好于近竹青面，原因是近竹黃面組織結(jié)構(gòu)疏松，有利于改性液的滲透和吸收;QASN-1處理后的竹塊表面疏水性略好于QASN-2處理的。改性后竹束單板層積材的疏水性有一定程度改善。研究表明改性后的竹材表面，硅烷提供了低的表面能，納米SiO2在竹材表面形成的微納二級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)，兩個(gè)因素的結(jié)合構(gòu)成了改性后竹材表面的疏水性。

5、>　　(4)紅外光譜測(cè)試表明改性后的PF固化產(chǎn)物存在硅氧橋的連接方式，固化產(chǎn)物更穩(wěn)定。熱重測(cè)試表明在熱分解的不同階段，改性后的樣品最快失重速率對(duì)應(yīng)的溫度升高了約5～30℃，在800℃時(shí)的失重率減少，耐熱性隨改性劑添加量增大而增強(qiáng);QASN-2對(duì)PF耐熱性提高好于QASN-1。利用環(huán)境掃描電鏡和熒光顯微鏡研究了改性前后竹材膠合界面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改性后膠合界面的滲透深度略有減小。QASN-1在浸膠前處理對(duì)竹束單板層積材力學(xué)性能存在不利影響，

6、浸膠后處理提高了板材的力學(xué)性能，原因是QASN-1的疏水性較好，所以在浸膠前處理時(shí)會(huì)影響膠粘劑的滲透;QASN-2對(duì)板材力學(xué)性能影響不顯著。
　　(5)改性后竹粉的紅外光譜圖表明，竹材中部分羥基與納米SiO2粒子發(fā)生化學(xué)結(jié)合，生成了Si-O-Si共價(jià)鍵。改性后竹粉的熱分解溫度提高了13～25℃、峰值溫度提高了約15～20℃、失重率減少約2.48％～4.3％。說明改性抑制了竹粉的熱分解，納米SiO2在熱分解后期作為不能分解的無機(jī)物增