基于季铵化微纳米二氧化硅的竹材改性研究

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1、分类号S781.9密级公开UDC学位论文基于季铵化微纳米二氧化硅的竹材改性研究StudyontheModificationofBambooBasedonQuaternizedMicro-nanoSiO2陆方指导教师姓名费本华研究员申请学位级别博士专业名称木材科学与技术研究方向木材性质与林木培育学论文提交日期2015年5月论文答辩日期2015年6月学位授予日期2015年7月答辩委员会主席评阅人北京·中国林业科学研究院学位论文基于季季铵化化微纳米米二氧化化硅的竹竹材改性性研究学位论文作者陆方指导教师姓名费本本华研究究员申请学位级别博士专业名称木材科科学与技技

2、术研究方向木材性质质与林木培培育学论文答辩日期2015年6月中国·北京DissertationfortheDegreeStudyontheModificationofBambooBasedonQuaternizedMicro-nanoSiO2Candidate:LuFangSupervisor:FeiBenhuaAcademicDegreeAppliedfor:DoctorSpeciality:WoodScienceandTechnologyDateofDefence:June,2015Degree-conferring-institution:Chin

3、eseAcademyofForestry独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的硏巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，驗了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得本研巧生培养单位或其它巧育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献巧己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：东名日期：劝作丰月作日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国林业科学研巧院有关保留、使用学位论文的规定，中国林业科学研巧院有权保留

4、并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，化许论文被査阅和借阅。本人授权中国林业科学研巧院可レ义陪学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）护学位论文作者签名：导师签名，柴年化７＾巧曰年月＾曰ｉＪ牛学位论文作者毕业联系方式工作单位；联系电话：电子贴件；通讯地址、邮编；摘要本研究提出将季铵盐基团负载在纳米SiO2上制得季铵化微纳米SiO2，将产物用于酚醛树脂、竹材及竹质板材的改性，通过多种实验手段评价改性对竹

5、材耐腐性、防霉性、防变色、胶合性能、疏水性、耐热性、力学性能等的影响。主要研究结论如下：（1）合成了QASN-1、QASN-2两种季铵化微纳米SiO2改性剂。核磁共振谱、红外光谱表明两种合成方法均制得了季铵化微纳米SiO2。产物的Zeta电位值由改性前的负值变化到正值，原因是改性后的纳米粒子表面负载了带正电荷的季铵盐基团。粒径测定结果表明改性后粒子的分散性改善明显。（2）抑菌圈实验表明季铵化微纳米SiO2对试菌的抑制效果强弱顺序为：密粘褶菌>桔青霉>串珠镰刀菌>链格孢菌>绿色木霉>彩绒革盖菌>黑曲霉>可可球二孢。防霉防变色实验表明：①改性的竹材随着添加浓

6、度的增加，防霉防变色性能增强。QASN-1改性后的竹材对串珠镰刀菌防治能力最强，QASN-2改性后的竹材对桔青霉防治能力最强。②改性后竹束单板层积材早期对桔青霉有抑制效果；对串珠镰刀菌的抑菌效果要相对长；浸胶前处理效果要好于浸胶后处理。室内耐腐实验表明改性后竹材耐褐腐等级强于耐白腐等级，改性后竹材耐褐腐等级均为强耐腐；浓度5%的QASN-1、QASN-2改性后竹材耐腐等级分别为强耐腐、稍耐腐。抑菌性QASN-1>QASN-2，因为QASN-1粒径小于QASN-2，所带净电荷大于QASN-2，因此表现出更高的抗菌性。（3）电镜图表明纳米粒子在竹材各个部位分

7、布较均匀，颗粒径级在40～50nm之间。接触角测试表明季铵化微纳米SiO2改性后竹材平均接触角在90°～140°，表现为疏水性；改性后近竹黄面的疏水性好于近竹青面，原因是近竹黄面组织结构疏松，有利于改性液的渗透和吸收；QASN-1处理后的竹块表面疏水性略好于QASN-2处理的。改性后竹束单板层积材的疏水性有一定程度改善。研究表明改性后的竹材表面，硅烷提供了低的表面能，纳米SiO2在竹材表面形成的微纳二级粗糙结构，两个因素的结合构成了改性后竹材表面的疏水性。（4）红外光谱测试表明改性后的PF固化产物存在硅氧桥的连接方式，固化产物更稳定。热重测试表明在热分解

8、的不同阶段，改性后的样品最快失重速率对应的温度升高了I约5～30℃，在800℃时