超疏水楊木的制備及性能研究.pdf

1、當(dāng)固體表面與水接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°時(shí)，我們稱之為超疏水表面。由于超疏水表面在基礎(chǔ)研究以及工業(yè)生產(chǎn)方面有著廣泛的應(yīng)用前景和研究價(jià)值，近些年來受到了研究者們的持續(xù)關(guān)注。通常來講，要獲得超疏水表面必須滿足兩點(diǎn)要求:一是材料表面在微觀角度具有一定粗糙度;二是材料表面能比較低。本論文，以速生楊木為基材，在其表面制各超疏水涂層的同時(shí)，使其具有了一定的功能性。主要研究內(nèi)容如下:
　　通過溶液浸漬法，將楊木基材依次浸漬于環(huán)氧樹脂溶

2、液、TiO2溶液以及十八烷基三氯硅烷溶液，干燥后獲得了接觸角為157°、滾動(dòng)角小于5°的硅烷化TiO2/Epoxy改性楊木基材。分析發(fā)現(xiàn)，硅烷化TiO2/Epoxy改性楊木基材不僅具有超疏水特性，同時(shí)也有抗水溶液潤脹的性能，并且在三個(gè)切面方向，其尺寸穩(wěn)定性也有明顯提升。這主要是因?yàn)?環(huán)氧樹脂與TiO2粒子共同作用，在楊木基材表面構(gòu)建了納米尺度的微觀粗糙結(jié)構(gòu);十八烷基三氯硅烷作為低表面能物質(zhì)，修飾楊木基材后，降低了其表面能，使其表面呈現(xiàn)出

3、超疏水性;另一方面，硅烷化TiO2/Epoxy改性楊木基材表面超疏水涂層均勻且穩(wěn)定，在各個(gè)切面方向均起到防水作用，保證了尺寸穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)得到的超疏水楊木基材的潤脹性以及尺寸穩(wěn)定性相比未改性楊木基材均有了較大提升，在防水、防污、抗形變等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　通過溶膠-凝膠法，首先制備TiO2包覆CaCO3微納米復(fù)合粒子溶膠，隨后將楊木基片浸漬其中，取出后待復(fù)合粒子在其表面干燥成膜后，用硬脂酸對(duì)其改性，最終得到超疏水（接觸角為1

4、55°，滾動(dòng)角小于4°）復(fù)合楊木基片。紅外測(cè)試發(fā)現(xiàn)，復(fù)合粒子是通過物理吸附作用沉積在楊木基片表面，硬脂酸分子則通過羧基與羥基間的酯化反應(yīng)接枝在復(fù)合粒子表面，最終構(gòu)成了復(fù)合楊木基片表面的超疏水涂層。熱重分析發(fā)現(xiàn)，超疏水涂層在復(fù)合楊木基片中所占比重較少，約為4.4％。對(duì)復(fù)合楊木基片化學(xué)穩(wěn)定性以及耐久性分析發(fā)現(xiàn)，無論是常溫常壓、紫外光照射、酸堿等腐蝕性環(huán)境，還是不同溫度及濕度環(huán)境，均可表現(xiàn)出超疏水穩(wěn)定性以及耐久性。原因在于，復(fù)合粒子中的TiO

5、2與CaCO3獨(dú)自或者協(xié)同作用，從而抵抗環(huán)境變化。由于得到的復(fù)合楊木基片良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及耐久性，故可以被應(yīng)用于不同化學(xué)環(huán)境中，來實(shí)現(xiàn)表面自清潔、流體輸送、防水抗污等功能，使其具有廣泛的市場(chǎng)使用空間。
　　通過溶膠-凝膠法制得250 nm粒徑的SiO2粒子后，使用溶液浸漬法，將SiO2粒子沉積在楊木基材表面，隨后用滴涂法在其表面附著PCL10000高分子物質(zhì)，即可得到具有熱響應(yīng)性的智能可逆潤濕性楊木基材。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PCL100

6、00改性楊木基材放置于常溫環(huán)境，其表面顯示為超疏水性，接觸角為156°;而當(dāng)其放置于高溫環(huán)境(60℃)，其表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，接觸角為85°;且當(dāng)其表面溫度恢復(fù)常溫后，它的超疏水性也得到恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)PCL10000改性楊木基材表面的可逆潤濕。PCL10000改性楊木基材具有可逆潤濕性是因?yàn)?，PCL10000分子在不同溫度下會(huì)有不同的取向分布，常溫下其疏水基團(tuán)暴露在外側(cè)，而高溫下其親水基團(tuán)則暴露在外側(cè)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同材料的不同表面，需要在