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真菌在木质纤维素材料的腐蚀过程中起着相当重要的作用,因为真菌的生长活动会影响木质材料的美观性能,也会腐蚀木质材料造成强度降低。由于传统的防腐剂具有毒性大、污染大、环境不友好等缺点,人们的研究逐渐转向新一代铜基无铬无砷、有机-无机防腐剂。基于这一原因,开发了基于铝硼铜磷有机-无机木材防腐新技术。
本论文首次采用溶胶凝胶法制备铝硼铜磷和甜菜碱复配防腐剂对木材进行防腐处理。同时,在论文中阐述了防腐剂的防腐性能、防腐剂组分在材料中的微观形貌和分布情况、表面化学结构的变化等方面,主要研究结和主要结论如下:
(1)铝硼铜磷和甜菜碱活性剂处理的木材的耐腐性随处理温度提高而增强。处理后的马尾松木的失重率分别为8.11%和7.36%,处理后的云杉木的失重率分别为5.79%和4.89%。从这两种腐菌的生长情况观察,它们只生长在未经处理的木材表面,并且未处理的样品失重率高达40%。
(2)采用响应面分析法研究铜硼溶胶、铜铝盐和硼铝盐三个组分处理马尾松样品,对制成的木材样品进行防腐性能检测,分析防腐剂组分之间的作用,并优化出马尾松木防腐剂的制备。结果表明:当铜硼溶胶,铜铝盐和硼铝盐的较佳质量分数分别为1.4%、2%、和3%时,马尾松木对腐菌的平均防治效力高达97%,且弹性模(MOE)和静曲强度(MOR)分别为1300MPa、120MPa,具有良好的物理力学性能。铜硼磷、铜铝与硼铝盐溶胶与铜盐均有明显的相互作用。
(3)综合运用射扫描电子显微镜(SEM-EDS)、核磁(NMR)、红外光谱(FTIR)、X衍射光谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、吸附(BET)等测试手段研究了木材的防腐机理。发现防腐剂在木材表面形成了一层铜硼磷铝盐无机膜,防腐剂不仅以物理填充的形式存在于材料中,而且以氢键、化学键的形式连接在纤维表面上,有效阻隔了腐菌的侵入;同时将具有抗菌活性的铜和硼磷铝元素有效固着于材料中,从而形成一个良好的抗菌防腐体系。因此,研究证实,铜硼磷铝盐和甜菜碱活性剂可以取代传统的木材防腐剂的产品,并且有可能延长木材的使用寿命。
本论文首次采用溶胶凝胶法制备铝硼铜磷和甜菜碱复配防腐剂对木材进行防腐处理。同时,在论文中阐述了防腐剂的防腐性能、防腐剂组分在材料中的微观形貌和分布情况、表面化学结构的变化等方面,主要研究结和主要结论如下:
(1)铝硼铜磷和甜菜碱活性剂处理的木材的耐腐性随处理温度提高而增强。处理后的马尾松木的失重率分别为8.11%和7.36%,处理后的云杉木的失重率分别为5.79%和4.89%。从这两种腐菌的生长情况观察,它们只生长在未经处理的木材表面,并且未处理的样品失重率高达40%。
(2)采用响应面分析法研究铜硼溶胶、铜铝盐和硼铝盐三个组分处理马尾松样品,对制成的木材样品进行防腐性能检测,分析防腐剂组分之间的作用,并优化出马尾松木防腐剂的制备。结果表明:当铜硼溶胶,铜铝盐和硼铝盐的较佳质量分数分别为1.4%、2%、和3%时,马尾松木对腐菌的平均防治效力高达97%,且弹性模(MOE)和静曲强度(MOR)分别为1300MPa、120MPa,具有良好的物理力学性能。铜硼磷、铜铝与硼铝盐溶胶与铜盐均有明显的相互作用。
(3)综合运用射扫描电子显微镜(SEM-EDS)、核磁(NMR)、红外光谱(FTIR)、X衍射光谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、吸附(BET)等测试手段研究了木材的防腐机理。发现防腐剂在木材表面形成了一层铜硼磷铝盐无机膜,防腐剂不仅以物理填充的形式存在于材料中,而且以氢键、化学键的形式连接在纤维表面上,有效阻隔了腐菌的侵入;同时将具有抗菌活性的铜和硼磷铝元素有效固着于材料中,从而形成一个良好的抗菌防腐体系。因此,研究证实,铜硼磷铝盐和甜菜碱活性剂可以取代传统的木材防腐剂的产品,并且有可能延长木材的使用寿命。