竹材的纳米TiO_2改性及防光变色性能

采用溶胶-凝胶法,在低温条件下制备TiO2溶胶,并利用溶胶在竹材表面负载成膜,完成竹材的TiO2改性,同时利用场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDAX)对改性竹材、TiO2进行形貌及结构表征,并重点研究温度、负载次数对TiO2晶型及防光变色性能的影响。结果表明:改性竹材表面负载了径级在40～90nm之间的TiO2颗粒薄膜,可提高竹材的抗光变色性能,其中热处理温度为105℃、经3次负载后的改性竹材,在经过120h加速老化后,其总色差约为空白试样的1/2左右。     

超疏水磁性纤维素气凝胶的制备及其吸油性能

以水溶性的甲基纤维素和磁性Fe_3O_4纳米粒子为原料,经过共混、环氧氯丙烷交联及冷冻干燥等过程制备了磁性纤维素气凝胶,并进一步以十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)为改性剂,通过化学气相沉积法对气凝胶进行改性,得到超疏水磁性纤维素气凝胶材料。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和光学接触角测量仪对气凝胶的结构性能进行表征分析,结果表明所制备的气凝胶具有三维贯通的多孔网络结构,表面改性没有改变气凝胶的微观结构;经HDTMS修饰后的磁性纤维素气凝胶具有超疏水和超亲油性能(水接触角为150.4°,油接触角为0°)。气凝胶展现出良好的油/水选择性和较高的油吸附能力,对多种油品和有机溶剂的吸附量达到45～98 g/g;吸油后的气凝胶可通过磁铁快速回收。气凝胶具有可多次循环使用的性能,循环使用30次后吸附能力仍然保持在80%以上,可以通过简单的力学挤压把吸附的油挤出来,使得废油的回收利用过程变得简单,同时也有利于节约吸附材料,降低油水分离成本。     

纳米纤维素基吸油气凝胶的制备及性能

以竹粉为原料制备纳米纤维素基体材料,以聚乙烯醇(PVA)为增强相,在酸性环境下采用冷冻干燥法制得PVA/CNFs(纳米纤维素)复合气凝胶;采用三甲基氯硅烷(TMCS)对其进行疏水改性处理,随后将其浸渍到还原氧化石墨烯(r GO)悬浮液中,最终制得疏水型r GO/PVA/CNFs复合气凝胶;通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、接触角(CA)和吸油性能测试,对所制气凝胶的微观形貌、化学结构、疏水性能及吸油性能进行表征。结果表明:制得的复合气凝胶密度为6.78 mg/cm3,具有均匀的三维网状多孔结构,且孔洞结构表面均被石墨烯片层覆盖;经过TMCS疏水处理后,在气凝胶表面形成疏水层结构。FT-IR和Raman分析表明,TMCS疏水改性处理并未改变PVA/CNFs复合气凝胶的化学结构。经疏水处理后气凝胶与水的接触角为138°左右,吸油倍率为78 g/g左右,且吸附过程迅速,饱油后也能悬浮于溶液表面,便于回收再利用。     

一步溶胶凝胶法制备木基超疏水层的研究

为简化超疏水木材的制备工艺,以正硅酸乙酯为前驱体,氨丙基三乙氧基硅烷为修饰剂,采用一步溶胶凝胶法构建超疏水木材,并研究了其表面形貌和疏水性能。结果表明:表面类荷叶的微纳米分级结构协同低表面能物质,使杉木转变为超疏水性,表面接触角达151.5°,动态接触角低于8°;试样在大气中放置1年,经强酸、强碱溶液分别浸泡及超声波清洗25 min后,接触角仍高于140°,保持了较好的疏水性能。     

硬脂酸/TiO_2/CNF超疏水复合材料的制备与表征

研究了一种利用硬脂酸对纳米二氧化钛(Nano-TiO_2)和纤维素纳米纤维(CNF)复合物进行有机表面修饰的新方法,主要包括纳米二氧化钛、纤维素纳米纤维的制备和利用硬脂酸对Nano-TiO_2/CNF复合体系进行有机表面修饰制得超疏水材料三个工艺过程。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电子镜(SEM)等对所得的样品进行表征,得出硬脂酸中的—COOH基团与TiO_2/CNF复合体系表面的—OH基团发生脱水反应,并将疏水性—CH_3基团引入复合体系中,复合体系表面构建的纳米级粗糙结构协同体系内引入的疏水基团使最终产物具有超疏水性。     

亚麻油/混合蜡乳液构建木材内双层疏水体系

【目的】利用环保、价廉的混合蜡和亚麻油乳液在木材内外表面构建双层疏水屏障,使其同时具备粗糙结构和连续防水层,进而兼具疏水和防水效果。【方法】配制亚麻油乳液、亚麻油/棕榈蜡乳液、亚麻油/混合蜡(蜂蜡/棕榈蜡、石蜡/棕榈蜡)乳液,对乳液性能进行评价。采用两步法和一步法浸渍杨木试件,通过70℃(两步法)和90～103℃(一步法)后处理温度在木材内外表面构建双层疏水屏障,并对处理材的表面疏水性、吸水性和尺寸稳定性进行测试。【结果】1)亚麻油乳液的平均粒径为195.6 nm,在室温下贮存稳定性良好,60天内粒径变化率仅为2.45%;亚麻油乳液与混合蜡乳液复合后的离心稳定性良好; 2)亚麻油乳液在木材横向和纵向输水通道内均有分布,干燥后可在木材内表面形成连续油膜,并与混合蜡乳液构成双层疏水屏障; 3)亚麻油/蜡改性方法能够有效提高木材的表面疏水性,两步法和一步法处理材横切面的接触角均在150°左右,且不随时间变化;而一步法处理材弦切面的疏水性好于两步法; 4)亚麻油/蜡乳液复合改性材的吸水率降低,一步法的防水效率明显优于两步法,经过196 h泡水后,LB1和LP1处理材的防水效率保持在45%以上;复合改性方法亦能显著降低处理材前期的体积膨胀率,但最终影响差别不大。【结论】利用亚麻油/混合蜡乳液浸渍木材,仅通过后期干燥温度控制即可在木材内外表面形成兼具粗糙结构和连续防水层的双层疏水体系,赋予处理材优良的疏水性和防水性,是一种环保、节能、价廉的木材疏水改性方法。     

TMCS等离子体对西南桦木材表面的修饰

为了使西南桦木材表面具备疏水性能,在等离子体环境下以三甲基氯硅烷(TMCS)为单体对其进行了表面修饰,并采用FTIR-ATR、XPS、SEM和静态接触角等手段对改性前后的表面性能进行了分析和表征。结果表明:T MCS与木材表面发生了硅烷化反应,引入了甲硅烷基,Si元素含量达到了22.82%;修饰后的木材表面形成了均匀的颗粒状结构,疏水性和疏水稳定性得到了明显提高;随着处理功率的增加,接触角呈现逐渐减小的趋势。     

硬脂酰化木质素基复合涂层在木材超疏水改性中的应用

在木材表面构建超疏水涂层能有效隔离木材与水分接触,缓解木材因强吸湿/水能力导致变形、开裂、腐朽等问题,同时赋予改性木材防水、自清洁等新的功能。通过硬脂酰氯对工业脱碱木质素进行酯化反应,合成具有优异疏水性能的硬脂酰化木质素(LSE)。首先,以LSE为主要组分,通过与环氧树脂(ER)、二氧化硅(SiO₂)和十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)以不同质量比复合在玻璃基材上制备复合超疏水涂层,性能分析结果表明四者质量比为10∶2∶1∶1的LSE/ER/SiO₂/OTMS涂层的疏水性能和机械稳定性能最优;随后,采用喷涂的方式在木材表面构筑LSE/ER/SiO₂/OTMS超疏水涂层,并用扫描电镜SEM对其微观形貌和表面结构进行表征;最后,通过砂纸磨损实验和胶带剥离实验对超疏水涂层的机械稳定性能进行了测试及评价,并通过霉菌、白腐菌和褐腐菌侵染实验探究了其生物耐久性。结果表明：在木材表面沉积LSE/ER/SiO₂/OTMS涂层制备出的超疏水木材横切面和弦切面的接触角分别为(161.4±3.9)°和(159.1±4.0)...     

化学交联贻贝仿生超疏水木材的构建与性能表征北大核心

聚多巴胺(PDA)修饰的木材表面具有较强粘附特性和表面化学反应活性,通过引入氨基改性纳米二氧化硅(SiO;)粒子构建木材粗糙表面,采用乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,提高纳米SiO2粒子在木材表面的稳固性,采用十八烷基三甲氧基氯硅烷为低功能化改性剂制备表面稳固的超疏水木材。研究表明:当纳米SiO;粒子浓度为2%时,接触角最大为156.6°,滚动角为4.7°,超疏水木材表面经过超声波震荡、模拟下雨冲刷、加热、酸碱腐蚀及有机溶剂浸泡等处理后,仍具有较强的超疏水稳固特性。     

不同硅烷偶联剂对木材润湿性的影响

木材含有大量亲水基团,为多孔性材料,极易受到水分的影响,再加上木材本身属于有机高分子材料,易受微生物侵染。为减少水分给木材带来的不利影响,提高木材利用率,需对木材进行特殊处理,从而阻止大量水分进入木材。将纳米SiO2和纳米TiO2复合,并利用不同硅烷偶联剂对复合后的纳米颗粒进行改性处理,通过分析表面形貌、化学结构、表面润湿性等,考察处理后木材的疏水性。结果表明：经硅烷偶联剂KH550处理后的木材,疏水效果最好。处理材横切面的接触角高达146.1°,其他两个切面也均达到疏水效果。     

表面改性活性炭对苯酚及苯磺酸吸附的研究

用稀硝酸和氢气对活性炭试样进行了表面改性处理。测定试样的孔隙性能、表面化学性能，以及试样对苯酚、苯磺酸水溶液的吸附等温线得知，经表面改性处理后，活性炭的孔隙性能无明显变化，而表面化学性能及对苯酚和苯磺酸的吸附等温线却发生了显著变化．从而说明了活性炭表面化学性质对吸附的影响。     

丙烯酸酯/石蜡共混乳液处理材疏水性研究

针对石蜡和丙烯酸(酯)在木材防水改良应用方面的优势和不足,提出了利用丙烯酸酯乳液共混改性石蜡乳液。探究丙烯酸酯乳液对复合乳液成膜性及其对复合乳液处理材疏水性能的影响。考察了复合乳液粒径、离心稳定性、成膜性以及处理材吸水率、表面润湿性和尺寸稳定性等。研究结果表明:1)复合乳液可被用于木材浸渍改性处理,复合乳液平均粒径约180.0 nm。2)相比于石蜡乳液处理,复合乳液中丙烯酸酯乳液可协助石蜡在处理材内部形成有效疏水膜层,提高木材疏水性和尺寸稳定性。     

环氧亚麻油-棕榈蜡复合乳液的制备及处理材的疏水性

为改善木材表面的疏水性能,以环氧亚麻油与棕榈蜡制备的复合乳液用于青杨(Populus cathayana Rehd.)试样常压浸渍处理,考察环氧亚麻油与棕榈蜡的配比及亲水亲油平衡值(HLB值)对复合乳液稳定性和粒径的影响,并评价复合乳液处理材的疏水性。结果表明,当环氧亚麻油/棕榈蜡配比为3:7、复合乳液的HLB值为17.0时,复合乳液的平均粒径为223.5 nm,离心稳定性达1级;处理材横切面与弦切面30 s内的接触角达到119.2°和105.8°,流失率为6.1%,对提高木材表面疏水性能具有实际应用意义。     

纳米TiO_2/硬脂酸超疏水材料的制备与表征

为探究适合工业化生产的纳米TiO_2疏水修饰工艺,以便宜无毒的钛酸四丁酯、硬脂酸、无水乙醇等为原料进行了研究。通过对光学接触角测量仪的数据分析,得出水接触角最优的纳米TiO_2疏水材料制备工艺为:将0.2 g TiO_2放入70 mL无水乙醇中超声1 h,再加入1 g硬脂酸,继续超声30 min;接着将超声后的混合液70℃磁力搅拌12 h,然后常温磁力搅拌使得混合溶液稳定6 h,再加入等体积无水乙醇后离心去除上清液,120℃鼓风干燥,最终得到超疏水材料,水接触角166°。该工艺操作简单方便,成本低、疏水性好,适应工业化生产,极具商业价值。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(SEM)等对内部机理进行探究,得出表面修饰物硬脂酸以化学方式吸附于材料表面。     

负载纳米TiO2光催化材料涂料的试验研究

为改善空气质量,降解大气中的NOX,采用纳米TiO2光催化材料对涂料进行改性,然后喷洒在沥青道路表面。制备分散性及稳定性良好的纳米TiO2浆料,采用高速剪切与超声波震荡相接合的方法,通过正交试验得到最佳配比。考虑到涂料喷涂在沥青表面上的特殊环境,改性涂料应具备抗滑、耐水、冻融循环及良好的附着力等性能。经过一系列测试,结果表明:3%含量的纳米TiO2具有良好的分散性,用其制备的改性涂料能和沥青很好的结合,结合后其抗滑性、耐水性、冻融循环和附着力等均优于其他含量的涂料,适用于作为沥青路面表面喷涂的负载涂料。     

纳米TiO2改性竹炭和竹炭抑菌性能比较的研究

用纳米TiO2分别对颗粒状及粉末状竹炭进行改性得到纳米TiO2改性竹炭,并对纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)、4种炭化温度(500、600、700和800℃)的竹炭及纳米TiO2共7种材料,在无光照条件下对2种霉菌(黑曲霉菌、绿色木霉菌)进行抑菌试验.结果表明:纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)抑菌效果最好,其防治效力(E)分别为90%和100%;4种炭化温度竹炭的E分别为25%、25%、25%和0,纳米TiO2材料没有抑菌能力,其E为0.试验表明,纳米TiO2改性竹炭比普通竹炭的抑菌效果好,它是一种抑菌能力强的新型竹炭材料.     

表面铁离子处理对欧洲栎木材颜色变化及稳定性影响的研究

为获得颜色稳定的深色栎木地板,采用Fe_2(SO_4)_3溶液对欧洲栎木材表面进行化学变色处理,并测试其在紫外光及高温高湿环境下的颜色稳定性。研究结果表明:随着Fe_2(SO_4)_3溶液质量分数升高,试样表面颜色趋暗和绿蓝色,质量分数高于6%后颜色基本稳定;紫外光老化96h后,所有试样表面颜色趋于暗、红、黄;在高温高湿老化条件下,不同质量分数溶液处理试样的表面颜色变化趋势不一致,总体趋于更暗、更红、更蓝;两种条件下老化96 h后,8%质量分数溶液处理试样的颜色稳定性最优。Fe_2(SO_4)_3处理能赋予栎木现代感的深色表面,UV漆涂饰能进一步提高其颜色稳定性,建议进一步优化Fe_2(SO_4)_3处理体系,以获得颜色稳定且美观的木材表面化学变色方法。     

纳米TiO_2改性竹炭吸附与降解空气中苯的研究

采用纳米TiO2对竹炭进行改性,并结合FT-IR、EPR图谱及SEM对其性能和结构进行表征,通过气相色谱法研究了改性竹炭对空气中苯的净化效果。结果表明,TiO2既负载到竹炭孔隙的边沿和表面,又没有堵塞竹炭的特殊孔隙,且改性竹炭的自旋数由8.7×1013增加到8.9×1017。结果显示,纳米改性竹炭可将空气中的苯污染物降解为无毒、无害的二氧化碳和水,且在紫外灯照射下的降解效果最好;当纳米TiO2含量为3%时,改性竹炭降解苯12h的净化率可达93.50%。     

低分子量酚醛树脂固体含量对浸渍改性马尾松的性能影响

为改善马尾松木材的性能,采用低分子量酚醛(PF)树脂对其进行浸渍改性处理,考察了树脂不同的固体含量对马尾松性能的影响。结果表明:处理马尾松试样的密度增大,尺寸稳定性、静曲强度、弹性模量和硬度均有不同程度的提高,冲击韧性降低。     

改性纳米结晶纤维素对水性聚氨酯浸润性的研究

利用硅烷偶联剂对纳米结晶纤维素(NCC)进行表面改性以提高其对水性聚氨酯的浸润性,并以改性NCC关于水性聚氨酯的接触角为主要依据,研究了NCC表面改性对浸润性影响规律.实验以硅烷偶联剂SCA-1、SCA-2、SCA-3为改性剂,以水性聚氨酯为有机相.结果表明:1)SCA-1、SCA-2、SCA-3中不同的疏水性基团,能使改性NCC关于水性聚氨酯的浸润能力产生不同程度的提高;2)SCA-3结构中的环氧基团空间位阻效应明显,SCA-3用量8％时可使改性后的NCC对水性聚氨酯浸润性提高37.7％.