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，木材作為一種天然生長的有機(jī)材料與無機(jī)納米粒子結(jié)合形成木材無機(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光中紫外線對木材的侵害，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防護(hù)性能的功能性木材。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線能譜儀(EDX)以及傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)

4、對處理木材進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成表征，并測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粗糙結(jié)構(gòu)。傅立葉變換紅外光譜測試表明疏水劑(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)過二氧化鈦處理的木材試樣的疏水性，呈直線上升趨勢。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。對于僅通過硬脂酸來處理的木材試樣，木材的接觸角保持在127。左右，而經(jīng)過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HDTMS處理的木材試樣的接觸角維持在135。左右。經(jīng)過二氧化鈦處理后再經(jīng)過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與無機(jī)納米粒子間形成共價(jià)鍵，而硬脂酸與無機(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)過處理試樣在浸泡在水中，增重率迅速提升至60％左右