木材纳米复合防腐剂MCZ的制备及其性能研究

摘要

本论文以碱式碳酸铜和碱式碳酸锌为原料，使用湿法球磨方法制备了无毒、有效的新型木材纳米复合防腐剂MCZ（微化铜锌化合物）。采用单因素方法研究分散剂种类、分散剂的用量、温度、pH、超声时间对MCZ制备的影响。试验结果表明，将10g的普通碱式碳酸铜和碱式碳酸锌粉体放入01-HDDM型实验研磨机中进行湿法研磨，其中分散剂为实验室自制，用量为1.0g。研磨时温度为25℃，转速3500转/min，球磨1h，可以制备出平均粒径为39.0nm、10天沉降率3％、稳定性较好的木材纳米复合防腐剂MCZ; TEM检测结果显示MCZ的主要形貌为不规则的片状，分散性良好，样品粒径的宽度、长度尺寸大多分布在20nm-95nm，这与激光粒度仪的测量结果相同。
　　以小白鼠为急性毒性试验的受试动物，测试MCZ的LD50，评价MCZ的急性毒性，为纳米材料在木材防腐工业上的应用提供参考数据。MCZ的急性毒性试验结果显示，它的LD50＞5000mg/kg，急性毒性属于实际无毒级。
　　选择不同浓度的MCZ和ACQ溶液，分别参考LY/T1283-2011和AWPAE11-2011两个标准，进行室内耐腐试验和抗流失试验，研究MCZ的室内耐腐性能和抗流失性能。结果表明， MCZ的抗菌性能很好，处理材耐腐性能大大提高，当MCZ浓度为1.25％时，其耐腐性能均达到强耐腐等级，固着率均达到95％以上;对于比较难处理的樟子松，其处理材的载药量比杨木的略低，由此推测MCZ的渗透性较好，可以处理一些难处理的试材。
　　为了了解木材纳米复合防腐剂MCZ进入木材内部的情况，本文采用SEM结合EDX观察MCZ在木材中的分布情况;使用X射线衍射比较分析处理材与素材结晶度的区别，分析MCZ对木材纤维素分子的影响;使用FTIR红外光谱仪比较处理材与素材的主要成分、化学键的变化，研究MCZ在木材中的分布与结合方式。由试验结果可知:MCZ渗透的主要通道是杨木的导管、樟子松的管胞及其纹孔，而且SEM-EDX还检测到MCZ部分进入到木材细胞壁中，渗透性能良好;XRD中出现了纳米颗粒MCZ的特征峰，这表明有效颗粒进入到木材中;根据FTIR红外光谱推测出纳米颗粒在木材中可能与纤维素的羟基发生氢键缔合，或者与木材主要成分发生配位反应固着在木材中，使其抗流失性良好。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景(或引言)

1．1．1 国内外木材防腐的研究概述

1．1．2 木材防腐剂研究的发展方向

1．2 纳米材料在木材防腐中的应用

1．2．1 纳米粉体的性质和制备概述

1．2．2 纳米材料在木材保护领域的应用

1．2．3 纳米金属在木材防腐中的应用研究现状

1．3 研究的主要目的与内容

1．3．1 研究的主要目的

1．3．2 研究的主要内容

1．3．3 研究的主要技术路线

2 木材纳米复合防腐剂MCZ的制备

2．1 试验

2．1．1 试验药品和仪器

2．1．2 木材纳米复合防腐剂MCZ的制备工艺

2．2 结果与分析

2．2．1 湿法球磨分散剂种类的选择

2．2．2 分散剂用量对产品粒径和稳定性的影响

2．2．3 温度对产品粒径和稳定性的影响

2．2．4 pH值对产品粒径和稳定性的影响

2．2．5 超声时间对产品粒径和稳定性的影响

2．3 确定制备工艺及其产物的TEM表征

2．4 本章小结

3 纳米防腐剂MCZ急性毒性评价

3．1 引言

3．2 急性动物毒性试验

3．2．1 试验材料

3．2．2 试验方法

3．2．3 结果与分析

3．3 本章小结

4 木材纳米复合防腐剂MCZ室内耐腐性能和抗流失性能评价

4．1 木材纳米复合防腐剂MCZ处理木材的室内耐腐性能

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法及其步骤

4．1．3 结果与分析

4．2 木材纳米复合防腐剂MCZ的抗流失性能

4．2．1 试验材料

4．2．2 试验方法与步骤

4．2．3 结果与分析

4．3 本章小结

5 木材纳米复合防腐剂MCZ的处理材腐朽后微观构造及其在处理材中的分布

5．1 材料与方法

5．1．1 实验材料

5．1．2 试验仪器与设备

5．1．3 试验方法

5．2 结果与分析

5．2．1 SEM分析

5．2．2 XRD分析

5．2．3 FTIR分析

5．3 本章小结

结果与讨论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明