硬脂酰化木质素基复合涂层在木材超疏水改性中的应用

摘要

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(SiO_(2))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/SiO_(2)/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/SiO_(2)/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/SiO_(2)/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)°,滚动角分别为(7.5±1.2)°和(7.7±1.3)°;超疏水木材表面经过40次砂纸磨损和60次胶带剥离后,超疏水木材仍然保持了超疏水性,表明LSE/ER/SiO_(2)/OTMS超疏水木材具有良好的机械稳定性。此外,超疏水木材表面被白腐菌侵染后失去了疏水性能,但被霉菌和褐腐菌侵染后的表面接触角分别为(152.0±4.0)°和(144.3±6.6)°,LSE复合涂层具有一定的生物耐久性。