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)/無機納米粒子多層膜，但對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制備出陽離子聚合物吸附的木材，并利用Zeta電位測定儀和CNS元素分析儀對PDDA和PEI吸附的木材進行分析測定，探討溶液的pH值

2、和電解質(zhì)的添加對陽離子聚合物吸附木材的影響，為接下來無機納米粒子吸附木材并進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，并在此條件下進行驗證試驗，最終獲得的木材表面的接觸角分別為158°、153°和161°，與預(yù)測值相差較小，證明

3、該模型是可行的。
　　3、通過Zeta電位測定、EDXA、XPS、FTIR、XRD和SEM表征，可以證實木材表面生長出了納米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和蒙脫土通過化學(xué)鍵結(jié)合生長于木材表面。
　　4、通過接觸角測試，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°。實驗中可通過改變自組裝層數(shù)來調(diào)節(jié)納米TiO2、納米SiO2和蒙脫土的生成量，當(dāng)保持其它實驗參數(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制可以歸納為LbL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)過流失后的增重率隨著自組