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家具用速生杨木无机改性及其性能对比分析

更新时间:2009-03-28

和传统实木相比,杨木作为速生材具有生长周期短、成材早、轮伐期短等硬质阔叶材无法比拟的优势,但同时也存在密度低、强度弱、疏水性差等劣势。为了充分开发和利用杨木资源,相关行业迫切需要对杨木进行改性处理[1]。家具速生材的改性应该针对具体的性能要求进行定向改性处理[2]。本文采用浸渍改性,浸渍改性分为有机改性和无机改性[3],常用的木材改性试剂多以有机试剂为主,但近年来人们也渐渐开始关注价格低廉、无毒性的无机改性剂。TiO2和CaCO3就是常见的无机改性试剂。TiO2具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性和化学稳定性,CaCO3能增强物体表面硬度和刚度[4-5]。因此,本研究选取TiO2和CaCO3对杨木进行改进,并通过测量接触角分析TiO2和CaCO3对杨木疏水性能的影响。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料及设备

人工速生杨木,产地宿迁,材色均匀,表面光滑,无结疤、断裂、虫眼等明显缺陷,规格为80 mm×20 mm×5 mm和20 mm×20 mm×20 mm。

羟基乙叉二膦酸(HEDP)、乙酸钙(2(C2H3O2)C)、尿素(CH4N2O)、无水乙醇(C2H6O)、钛酸四丁酯(TBOT)、十二烷基硫酸钠硫酸钠(SDS)、草酸(H2C2O4)、蒸馏水(H2O)(均来自于国药集团化学试剂有限公司)。

主要仪器及设备:反应釜、电子天平(JA21002)、游标卡尺(150T)、烘箱(DHG-9643BS-Ⅲ)、接触角测量仪(JC200C)、环境扫描电子显微镜(FEI Quanta 200)。

1.2 试验方法

1.2.1 TiO2的制备及浸渍方法

首先将1 L无水乙醇和25 g TBOT分五次分别加入烧杯混合,用磁力搅拌机搅拌30 min至溶液均匀无沉淀,然后将溶液加入反应釜并放入一定规格的杨木试件,使杨木试件完全浸入溶液。设定反应釜温度为70℃,反应时间为6 h。6 h后,向反应釜中加入500 mL浓度为9.1×10-4mol/L、PH值为3的SDS溶液,调节反应釜温度为70℃,反应时间为4 h。反应完成后,取出杨木试件,用蒸馏水洗涤,放入45℃的烘箱干燥48 h。

1.2.2 CaCO3的制备及浸渍方法

首先将166.6 mL的蒸馏水、0.0312 g的HEDP和7.33 g的乙酸钙加入烧杯中并用玻璃棒搅拌至溶解,再加入7.5 g尿素和500 mL无水乙醇,用磁力搅拌机搅拌30 min至溶液均匀,然后将溶液加入反应釜并放入一定规格的杨木试件,使杨木试件完全浸入溶液。设定反应釜温度为90℃,反应时间为6 h。反应完成后,取出杨木试件,用蒸馏水洗涤,放入45℃的烘箱干燥48 h。

式中:ρ——样品的全干密度,单位:g/cm3;m——样品的全干质量,单位:g;v——样品的全干体积,单位:cm3

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按照GB/T1933-200木材密度测定方法,用游标卡尺测量样品的径向、弦向和顺纹方向的尺寸,用电子天平测量样品处理前后的全干质量,根据以下公式计算出密度,精确到0.001 g/cm3

1.2.3 密度的测试与表征

 

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1.2.4 疏水性的测试与表征

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2 结果与分析

2.1 全干密度对比分析

密度的大小是衡量木材是否适合制作家具的重要指标之一,木材的各项性能如力学性能、握钉力等都或多或少与密度有关,因此,要想拓展杨木在家具上的应用范围,提高其密度是必经之路。从图1和图2中可以看出,经过TiO2和CaCO3改性的杨木,其密度分别提高了0.089 g/cm3和0.096 g/cm3,较素材分别提升了20.6%和22.1%。这是由于处理后的木材表面覆盖了一层无机物薄膜,且由于木材是多孔结构,小尺寸的无机物可以在填充孔洞的同时,增加木材的质量而不改变其体积。

  

图1 不同处理方式的杨木密度Fig.1 The poplar wood density in different treatment methods

  

图2 不同处理方式的杨木密度平均值Fig.2 The average poplar wood density in different treatment methods

2.2 接触角对比分析

素材及经过TiO2和CaCO3处理的杨木样品的接触角分别见表1、表2和表3。

(2) 崩塌发生机制。根据现场调查及遥感影像分析,边坡岩体风化、卸荷作用强烈,沿岩体软弱层和片理面冲沟发育,造成冲沟周边危岩密集分布,在降雨、冻融、地震、重力等作用下,历史上曾多次发生倾倒式、滑移式、坠落式和滚落式崩塌,落石直径多为0.5 m×0.5 m×0.5 m~4 m×5 m×3 m。

通过图3和图4可以看出,两种处理方法都能提高杨木表面的水接触角,且经过CaCO3处理的杨木表面的疏水性更好。借鉴木材疏水性的相关理论可知[6-9],木材之所以容易吸湿、腐烂、变形,是因为有大量亲水性的羟基存在于木纤维中,而这些羟基一方面使木材变得更容易吸湿,另一方面也为在木材表面负载无机物提供了良好的基体。在此基础上,参考“荷叶效应”,可以在木材表面添加一层排列密集的无机物颗粒改变木材表面的粗糙度,空气就存在于这些颗粒之间的凹陷部分,因而它能够在基材表面形成一层极薄的空气层,水滴的尺寸远大于无机颗粒,当水滴落到基材表面时,受空气层影响,只能与表面形成几个点的接触,从而不能浸润基材,达到了疏水效果。

将所得数据绘制成图3和图4。

 

表1 杨木素材接触角测量结果Tab.1 The contact angle measurement results of cypress raw materials

  

序号1 2 3 4 5 6 7 8 9左右平均49.5 52.5 51.0 58.5 57.0 57.7 59.0 59.5 59.2 67.0 70.0 68.5 67.0 70.0 68.5 68.5 68.0 68.2 63.5 61.0 62.2 67.5 65.0 66.2 66.0 64.0 65.0 10 61.0 64.0 62.5

 

表2 TiO2处理样品接触角测量结果Tab.2 The contact angle measurement results of TiO2treatment samples

  

序号2 1 3 4 5 6 7 8 9左右平均126.0 124.5 125.3 110.0 123.0 116.5 128.0 133.5 130.8 133.0 126.0 129.5 137.5 130.0 133.8 134.0 132.0 133.0 127.5 125.7 126.6 122.0 114.0 118.0 129.0 120.0 124.5 10 130.5 123.5 127.0

 

表3 CaCO3处理样品接触角测量结果Tab.3 The contact angle measurement results of CaCO3treatment samples

  

序号2 1 3 4 5 6 7 8左右平均136.0 131.0 133.5 130.0 134.0 132.0 135.0 133.0 134.0 138.5 127.5 133.0 141.0 126.0 133.5 134.0 128.0 131.0 132.0 120.0 126.0 130.5 120.0 125.3 10 127.0 130.0 128.5 12 125.5 124.0 124.8

参考文献:

  

图3 不同处理方式的杨木表面的接触角Fig.3 Contact angle of poplar wood surface in different treatment methods treatment methods

  

图4 不同处理方式的杨木表面接触角的平均值Fig.4 The average value of contact angle of poplar wood surface in different treatment methods

  

图5 素材电镜扫描图Fig.5 SEM images of material

  

图6 TiO2处理电镜扫描图Fig.6 SEM images of TiO2

  

图7 CaCO3处理电镜扫描图Fig.7 SEM images of CaCO3

3 结论和展望

本试验通过简单的水热-溶剂热法成功生长出TiO2和CaCO3薄膜结构并填充于木材孔隙中,可以有效提高杨木的密度(分别提高了20.6%和22.1%),拓展了杨木在家具领域的应用范围,并且将杨木的水接触角从63°分别提高到126°和130°,分别提高了101%和107%,其疏水性能得到显著提高。众所周知,木材是一种极易吸湿变形的材料,改变木材的亲水性能够拓展木材的用途,提高木家具制品在室外的耐久性。同时无机物无毒、易获得、价格低廉等优点为实现规模化生产提供了可能,使得改性杨木材的应用前景更加广阔。

通过扫描电镜的观察与对比(见图5~图7),可以发现经过处理的样品表面分别生长出了致密的TiO2和CaCO3薄膜结构,其中生长出的TiO2为圆球颗粒状,粒径为200 nm左右,CaCO3为棒状结构,粒径250 nm左右,长度2~2.5 μm,这层薄膜有效提高 了杨木素材的水接触角,从而提高疏水性能。

[1]王新爱,朱玮,汪玉秀.杨木材性的化学改良技术[J].西北林学院学报,2001(1):76-81.

对样品疏水性的测试采用接触角测量法,具体方法为:利用JC2000C接触角测量仪对样品进行测量,首先将样品放在平台上,调节样品台和进样器的高度,使之分别占据屏幕上下约1/3的位置,然后轻轻旋转进样器上方的旋钮,使液体缓慢出现,在液滴开始滴落的瞬间开始拍摄,直至完全滴落时拍摄结束。最后,将照片导出,采用切线法对液滴左右两侧与平面的接触角进行测量,取二者的平均值,精确到0.1。接触角越大,代表疏水性越好。

[2]徐伟,毛卫国,吴智慧,等.家具用速生材浸渍改性与高温热处理研究进展[J].林业科技开发,2015,29(1):9-12.

[3]徐伟,陶鑫,吴智慧,等.家具用速生杨木改性材研究进展及方向[J].家具,2017,38(4):8-11,16.

[4]颜鑫,王佩良,舒均杰.纳米碳酸钙关键技术[M].北京:化学工业出版社,2007.

[5]Kang-Seok S,Han C,Jung-Ho W,et al.Synthesis of calci⁃um carbonate in a pure ethanol and aqueous ethanol solu⁃tion as the solvent[J].Cryst Growth,2005,276(34):680-687.

[6]孙庆丰.外负载无机纳米/木材功能型材料的低温水热共溶剂法可控制备及性能研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2012.

[7]郑燕升,青勇权,胡传波,等.纳米CaCO3/TiO2复合粒子制备超疏水膜[J].化工新型材料,2013,41(7):170-172.

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[8]刘常瑜.制备和表征超疏水木材[D].哈尔滨:东北林业大学,2012.

授予单位应针对来华留学生特点指定详细的留学生论文撰写要求。①撰写语言,考虑到中文的学习难度、大部分来华留学生采取英文授课等情况,笔者认为除了语言文学、中医等极少数专业外,应采用英文作为留学生博士论文撰写语言。②无论博士论文采用何种语言撰写,都应有详细的中文摘要。中文摘要不仅利于博士论文编目加工,对于留学生博士论文的查找和利用也十分重要。除此之外,授予单位应该对留学生博士论文封面、题名页等信息做出明确规定。留学生博士论文封面信息应为中文。作者名应为英文全名,如果有中文名可以在英文全名后附带中文名。导师名、专业名、授予单位、提交日期等均为中文。留学生博士论文应有中文题名。

[9]黄琼涛,吴燕,杨波,等.烷基烯酮二聚体用于杉木疏水改性的研究[J].家具,2013(6):43-45.

 
陈琳,徐伟,陈昌华,唐先良
《家具》 2018年第02期
《家具》2018年第02期文献

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