二氧化硅與硅鈦雙元氧化膜改良木材表面性質(zhì)的研究.pdf

1、本文以觀光木和云南松木材為主要材料，采用Sol-gel法制備SiO2改良材和SiO2-TiO2改良材，使SiO2和TiO2進入木材內(nèi)部，形成新的化學(xué)鍵結(jié)合，同時使木材表面具有疏水性能、耐老化性和光催化性等性能。研究采用氣干試材進行改良，將試材浸漬到配制好的溶膠中，以溶膠處理方法和浸漬時間為變量，經(jīng)凝膠、陳化、干燥后，經(jīng)過微高溫作用，制備得到改良材。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、能量色散X射線能譜儀(EDAX)和地形圖分析SiO2和TiO

2、2的厚度、形貌結(jié)構(gòu)和在木材中的分布情況;通過傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)分析改良前后木材的結(jié)構(gòu)變化，分析SiO2、TiO2和木材之間結(jié)合的方式;通過X射線雙晶粉末衍射儀(XRD)分析氧化膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu);通過接觸角測量儀測定木材表面接觸角來表征木材疏水性;通過紫外分光光度計測定溶液吸光度來表征改良材的光催化作用。本研究利用功能性改良來解決木材表面疏水性、光催化性等問題，使木材能應(yīng)用于許多特殊場合，提高木材的使用價值。
　　通過測定

3、尺寸穩(wěn)定性、耐老化性、疏水性和光催化性，研究SiO2和TiO2對木材材性的影響，主要結(jié)論如下:
　　1、觀光木SiO2改良材、觀光木和云南松SiO2-TiO2改良材的吸水率和吸濕膨脹率都比素材的小，且吸濕能力與樹種有關(guān)。經(jīng)耐老化實驗后，三種改良材表面顏色變化程度明顯小于素材，其中以硝酸作為催化劑的SiO2改良材耐老化性能最好;觀光木SiO2-TiO2表面改良材的耐老化能力相對于素材提高了3倍以上，而云南松改良材則提高了4倍以上。<

4、br>　　2、改良材木材表面細胞壁和細胞腔中填充了大量SiO2和TiO2粒子，TiO2在木材中以塊狀物形式附在木材細胞內(nèi)部，SiO2和TiO2填充在木材導(dǎo)管中或直接覆蓋整個木材表面，縱向滲透深度達5mm。改良材表面中硅的含量相比素材有明顯的增加，增加水的比例更能夠利于SiO2與木材的結(jié)合。SiO2和TiO2改良中，觀光木和云南松改良材的Si、Ti含量都比素材有明顯的增加，元素含量與樹種關(guān)系不明顯。
　　3、二氧化硅之間和二氧化硅與

5、木材之間均以醚鍵結(jié)合，因為FTIR圖中出現(xiàn)了Si-O-Si和Si-O-C鍵，證明了SiO2與木材結(jié)合生成新的物質(zhì);而二氧化鈦之間和二氧化鈦與木材之間也均以醚鍵結(jié)合，因為出現(xiàn)了Ti-O-Ti、Ti-O-C鍵;二氧化硅和二氧化鈦之間也形成了化學(xué)結(jié)合，Ti-O-Si伸縮振動峰證明了SiO2、TiO2之間形成穩(wěn)定化學(xué)鍵。改良材和素材主要衍射峰的位置未發(fā)生改變，說明改良過程中并未改變木材自身的結(jié)構(gòu)，SiO2處于無定形態(tài)，而TiO2屬于銳鈦礦型結(jié)構(gòu)