TiO2在木材改性上的研究及應(yīng)用.pdf

1、木材在潮濕環(huán)境下易潮易霉，遇明火易燃燒，這不僅降低了木材的利用率，也阻礙了木材在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。為解決木材易潮易霉易燃的問(wèn)題，擴(kuò)大木材應(yīng)用領(lǐng)域，提高木材利用率，本論文利用水熱法在木材上負(fù)載TiO2以及ZnO摻雜TiO2，以制備TiO2/木材復(fù)合材料和ZnO摻雜TiO2/木材復(fù)合材料，并探究反應(yīng)溫度T、反應(yīng)時(shí)間t和鈦酸丁酯用量VTBOT對(duì)木材力學(xué)性能以及防潮防霉阻燃性的影響。TiO2對(duì)木材有四方面保護(hù)，第一，小尺寸TiO2堵塞木材傳輸H

2、2O、O2的通道，并在表面形成保護(hù)膜;第二，燃燒時(shí)TiO2能促進(jìn)成炭、保護(hù)殘?zhí)?第三，經(jīng)十二烷基硫酸鈉(SDS)修飾的TiO2具有疏水性;第四，TiO2是一種光催化型的抗菌劑。
　　通過(guò)X射線衍射XRD、能量色散光譜EDX、掃描電子顯微鏡SEM、平衡含水率EMC、抗脹縮率ASE、靜態(tài)水接觸角WCA、抑菌圈、熱重分析TG、燃燒氧指數(shù)LOI、熱釋放速率HRR等檢測(cè)以及數(shù)據(jù)分析得到，TiO2/木材復(fù)合材料最佳制備條件為鈦酸丁酯量VTBO

3、T=10ml（即8.9％ v/v），反應(yīng)溫度T=80℃，反應(yīng)時(shí)間t=1h，測(cè)得木材表面TiO2晶粒最小尺寸為10nm～20nm，Ti02/木材壓縮量為90％時(shí)的最大橫紋抗壓強(qiáng)度為17632.46MPa。采用SDS對(duì)TiO2進(jìn)行疏水修飾，提高TiO2/木材的防潮性，其在潮濕環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性增加量△D提高24％，EMC為12.3％，ASE為22.5％，WCA為137°，樣品防潮性提高。TiO2/木材置于RH=90％環(huán)境中60天，其表面沒(méi)有

4、出現(xiàn)大量的霉斑和菌絲，日光下TiO2/木材對(duì)大腸桿菌(E.coli)和金黃底色葡萄球菌(S.aureus)的抑菌圈平均直徑分別為23.8mm、34.8mm，這說(shuō)明樣品具備了一定防霉性。木材負(fù)載TiO2后，其LOI達(dá)到了30.4 vol％，半纖維素和纖維素的熱解溫度提高到了270℃和392℃，和木材原樣相比均有提高，樣品具備了阻燃性。
　　為提高TiO2/木材在暗態(tài)下的抗菌性，對(duì)TiO2進(jìn)行ZnO摻雜，制備ZnO摻雜TiO2/木材復(fù)

5、合材料。研究結(jié)果表明，ZnO摻雜樣品在日光和暗態(tài)下對(duì)E.coli和S.aureus均具備了抗菌性，在日光條件下兩種菌的抑菌圈平均直徑比暗態(tài)下提高了16％和25％。ZnO摻雜樣品的EMC較木材原樣降低了1.17％，這說(shuō)明樣品具備了防潮性。經(jīng)錐形量熱儀檢測(cè)，ZnO摻雜樣品的最大放熱峰比原樣延遲了380s，HRR最高值降低了266kW/m2，可認(rèn)為樣品具備了較好的阻燃性。
　　本課題利用水熱法在不同反應(yīng)溫度T、反應(yīng)時(shí)間t和鈦酸丁酯用量V