層層自組裝法制備超疏水木材.pdf

1、利用層層自組裝(LbL)法在木材表面已成功制備出聚電解質(zhì)/無(wú)機(jī)納米粒子多層膜，但對(duì)其功能性的研究還很少，因此本文以超疏水表面的制備原理為基礎(chǔ)，通過(guò)LbL技術(shù)制備出外負(fù)載納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土的超疏水木材，為木材超疏水功能化修飾的工業(yè)化應(yīng)用提供有效途徑。主要開展的研究如下:
　　1、利用LbL制備出陽(yáng)離子聚合物吸附的木材，并利用Zeta電位測(cè)定儀和CNS元素分析儀對(duì)PDDA和PEI吸附的木材進(jìn)行分析測(cè)定，探討溶液的pH值

2、和電解質(zhì)的添加對(duì)陽(yáng)離子聚合物吸附木材的影響，為接下來(lái)無(wú)機(jī)納米粒子吸附木材并進(jìn)一步制備超疏水木材的研究提供了理論依據(jù)。
　　2、根據(jù)響應(yīng)面分析的方法優(yōu)化了木材表面LbL處理的工藝，確定的最優(yōu)工藝條件為: pH(PSS)為6，pH(TiO2)為6，pH(PDDA)為10.5，pH(SiO2)為4，不調(diào)節(jié)蒙脫土的pH值，n為5，并在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，最終獲得的木材表面的接觸角分別為158°、153°和161°，與預(yù)測(cè)值相差較小，證明

3、該模型是可行的。
　　3、通過(guò)Zeta電位測(cè)定、EDXA、XPS、FTIR、XRD和SEM表征，可以證實(shí)木材表面生長(zhǎng)出了納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土薄膜，后續(xù)修飾處理的1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(1H，1H，2H，2H-perfluorooctyltriethoxysilane，POTS)與納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合生長(zhǎng)于木材表面。
　　4、通過(guò)接觸角測(cè)試，顯示當(dāng)木材表面自組裝5

4、層后，制備的木材具有超疏水性能，WCA高達(dá)162°。實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)改變自組裝層數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土的生成量，當(dāng)保持其它實(shí)驗(yàn)參數(shù)不變，納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土的生成量隨著表面自組裝層數(shù)增加而增加，WCA也隨之變大。
　　5、通過(guò)TG分析表明未處理木材的木材剩余殘留物約為9.9％，表面分別自組裝1層納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土的剩余殘留物約為12.8％、21％和29％，經(jīng)后續(xù)POTS修飾處理后的疏水

5、木材的剩余殘留物約為21.2％、25％和38％，最大熱失重速率以及對(duì)應(yīng)溫度都表現(xiàn)出遞減的趨向。結(jié)果表明疏水木材具有較好的熱穩(wěn)定性。
　　6、由Cassie方程和相關(guān)的超疏水界面研究，超疏水木材表面的形成機(jī)制可以歸納為L(zhǎng)bL的納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土薄膜在木材表面構(gòu)建了微納米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)，并經(jīng)后續(xù)低表面能物質(zhì)POTS的修飾處理使得木材表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷?br>　　7、尺寸穩(wěn)定性分析得出疏水木材經(jīng)過(guò)流失后的增重率隨著自組