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等离子体环境下TMCS与西南桦木材表面发生疏水性反应

  • 分类:技术支持
  • 作者:等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
  • 来源:
  • 发布时间:2021-04-16
  • 访问量:

【概要描述】        木材是四大材料(钢材、水泥、木材和塑料)中可再生的绿色材料和生物资源,具有高强重比、易加工、吸音隔热、纹理和色泽质朴自然等优点,被广泛用于建筑、装饰、造纸、家具、包装和农业等领域。但是,由于木材组分中的纤维素和半纤维素等化学成分中存在许多游离羟基,它们在一定的温湿度条件下具有很强的吸湿能力,吸湿将导致木材干缩湿胀、尺寸稳定性差、变色及易受真菌和昆虫的侵害。         木材因光、热、水等外部环境的影响而劣化,劣化一般均从表面开始,然后逐渐向内部发展,因此采用适当的物理或化学方法对木材表面进行处理,以避免这些固有缺陷的发生显得尤为重要。         西南桦是西南地区经济价值较高的速生用材树种,其结构细腻、花纹美丽、加工性能好,是优良的地板和家具用材。采用易挥发的三甲基氯硅烷(TMCS)为单体,在等离子体环境下将甲硅烷基引入到木材的表面,使木材衣面硅烷化,赋以木材表面疏水性能,拓展木材的使用范围和提高其耐久性。         等离子体处理是一种干式工艺,在处理过程中所需的化学药剂少而且反应在较低的温度下进行,因此等离子体表面处理被认为是一种既经济又环保的处理方法。未处理木材的细胞壁表面留有切片过程中,木材纤维被撕裂的痕迹,其余区域平整光滑。但经TMCS等离子体处理过的木材细胞壁表面出现了颗粒状结构,这些颗粒状结构均匀的覆盖在细胞壁的表面,充分表明TMCS在等离子体环境下已成功聚合并沉积到了木材的表面。         提高和改变材料表面的疏水性可以通过两种途径来实现,一是在疏水性材料的表面上增加其粗糙度;二是在粗糙的表面上修饰低表面能的物质,后者渐渐成为主流。对未处理西南桦木材表面进行静态接触角测试显示为“零”,即水滴接触木材表面后立即润湿了木材表面,但经过TMCS等离子体修饰过的木材表面具有较好的疏水性和疏水稳定性。         随着处理功率的增加,接触角呈逐渐减小的趋势,用六甲基二硅氧烷等离子体处理南方黄松木材表面时也得出了相同的结果,说明低功率有利于在木材表面形成疏水性的薄膜,而功率增加会加剧氧化致使表面含氧官能团浓度提高。         在等离子体环境下用TMCS对西南桦木材表面进行修饰,在不同的温湿度条件下连续老化28天后木材表面仍然表现出了稳定的疏水性能,老化后接触角的降幅值仅在1.9°~ 3.7°之间。         在等离子体环境下TMCS与西南桦木材表面发生了硅烷化反应,木材表面引入了甲硅烷基,硅元素含量达到了22.82%。处理后的木材表面形成了均匀的颗粒状结构,显著提高了木材表面的疏水性和疏水稳定性。

等离子体环境下TMCS与西南桦木材表面发生疏水性反应

【概要描述】        木材是四大材料(钢材、水泥、木材和塑料)中可再生的绿色材料和生物资源,具有高强重比、易加工、吸音隔热、纹理和色泽质朴自然等优点,被广泛用于建筑、装饰、造纸、家具、包装和农业等领域。但是,由于木材组分中的纤维素和半纤维素等化学成分中存在许多游离羟基,它们在一定的温湿度条件下具有很强的吸湿能力,吸湿将导致木材干缩湿胀、尺寸稳定性差、变色及易受真菌和昆虫的侵害。


        木材因光、热、水等外部环境的影响而劣化,劣化一般均从表面开始,然后逐渐向内部发展,因此采用适当的物理或化学方法对木材表面进行处理,以避免这些固有缺陷的发生显得尤为重要。
        西南桦是西南地区经济价值较高的速生用材树种,其结构细腻、花纹美丽、加工性能好,是优良的地板和家具用材。采用易挥发的三甲基氯硅烷(TMCS)为单体,在等离子体环境下将甲硅烷基引入到木材的表面,使木材衣面硅烷化,赋以木材表面疏水性能,拓展木材的使用范围和提高其耐久性。
        等离子体处理是一种干式工艺,在处理过程中所需的化学药剂少而且反应在较低的温度下进行,因此等离子体表面处理被认为是一种既经济又环保的处理方法。未处理木材的细胞壁表面留有切片过程中,木材纤维被撕裂的痕迹,其余区域平整光滑。但经TMCS等离子体处理过的木材细胞壁表面出现了颗粒状结构,这些颗粒状结构均匀的覆盖在细胞壁的表面,充分表明TMCS在等离子体环境下已成功聚合并沉积到了木材的表面。
        提高和改变材料表面的疏水性可以通过两种途径来实现,一是在疏水性材料的表面上增加其粗糙度;二是在粗糙的表面上修饰低表面能的物质,后者渐渐成为主流。对未处理西南桦木材表面进行静态接触角测试显示为“零”,即水滴接触木材表面后立即润湿了木材表面,但经过TMCS等离子体修饰过的木材表面具有较好的疏水性和疏水稳定性。
        随着处理功率的增加,接触角呈逐渐减小的趋势,用六甲基二硅氧烷等离子体处理南方黄松木材表面时也得出了相同的结果,说明低功率有利于在木材表面形成疏水性的薄膜,而功率增加会加剧氧化致使表面含氧官能团浓度提高。
        在等离子体环境下用TMCS对西南桦木材表面进行修饰,在不同的温湿度条件下连续老化28天后木材表面仍然表现出了稳定的疏水性能,老化后接触角的降幅值仅在1.9°~ 3.7°之间。
        在等离子体环境下TMCS与西南桦木材表面发生了硅烷化反应,木材表面引入了甲硅烷基,硅元素含量达到了22.82%。处理后的木材表面形成了均匀的颗粒状结构,显著提高了木材表面的疏水性和疏水稳定性。

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等离子体环境下TMCS与西南桦木材表面发生疏水性反应:
        木材是四大材料(钢材、水泥、木材和塑料)中可再生的绿色材料和生物资源,具有高强重比、易加工、吸音隔热、纹理和色泽质朴自然等优点,被广泛用于建筑、装饰、造纸、家具、包装和农业等领域。但是,由于木材组分中的纤维素和半纤维素等化学成分中存在许多游离羟基,它们在一定的温湿度条件下具有很强的吸湿能力,吸湿将导致木材干缩湿胀、尺寸稳定性差、变色及易受真菌和昆虫的侵害。

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        木材因光、热、水等外部环境的影响而劣化,劣化一般均从表面开始,然后逐渐向内部发展,因此采用适当的物理或化学方法对木材表面进行处理,以避免这些固有缺陷的发生显得尤为重要。
        西南桦是西南地区经济价值较高的速生用材树种,其结构细腻、花纹美丽、加工性能好,是优良的地板和家具用材。采用易挥发的三甲基氯硅烷(TMCS)为单体,在等离子体环境下将甲硅烷基引入到木材的表面,使木材衣面硅烷化,赋以木材表面疏水性能,拓展木材的使用范围和提高其耐久性。
        等离子体处理是一种干式工艺,在处理过程中所需的化学药剂少而且反应在较低的温度下进行,因此等离子体表面处理被认为是一种既经济又环保的处理方法。未处理木材的细胞壁表面留有切片过程中,木材纤维被撕裂的痕迹,其余区域平整光滑。但经TMCS等离子体处理过的木材细胞壁表面出现了颗粒状结构,这些颗粒状结构均匀的覆盖在细胞壁的表面,充分表明TMCS在等离子体环境下已成功聚合并沉积到了木材的表面。
        提高和改变材料表面的疏水性可以通过两种途径来实现,一是在疏水性材料的表面上增加其粗糙度;二是在粗糙的表面上修饰低表面能的物质,后者渐渐成为主流。对未处理西南桦木材表面进行静态接触角测试显示为“零”,即水滴接触木材表面后立即润湿了木材表面,但经过TMCS等离子体修饰过的木材表面具有较好的疏水性和疏水稳定性。
        随着处理功率的增加,接触角呈逐渐减小的趋势,用六甲基二硅氧烷等离子体处理南方黄松木材表面时也得出了相同的结果,说明低功率有利于在木材表面形成疏水性的薄膜,而功率增加会加剧氧化致使表面含氧官能团浓度提高。
        在等离子体环境下用TMCS对西南桦木材表面进行修饰,在不同的温湿度条件下连续老化28天后木材表面仍然表现出了稳定的疏水性能,老化后接触角的降幅值仅在1.9°~ 3.7°之间。
        在等离子体环境下TMCS与西南桦木材表面发生了硅烷化反应,木材表面引入了甲硅烷基,硅元素含量达到了22.82%。处理后的木材表面形成了均匀的颗粒状结构,显著提高了木材表面的疏水性和疏水稳定性。

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