季铵盐--纳米粘土复合材料在竹材长效防霉中的应用

摘要

竹材及其制品易受到霉菌和变色菌的侵染，需要进行防霉处理以延长使用寿命，但在长期的户外使用过程中，受到雨水潮湿等环境因素的影响，会出现防霉剂流失的现象，降低竹材及其制品的使用寿命。因此，高效、长效防护是竹材防护的重要研究方向。　　本研究针对竹材易霉变、防霉剂易流失等现象，利用天然纳米粘土对防霉剂进行负载，并应用于竹材防护领域中。季铵盐是一类有机防霉剂，同时也是一类阳离子表面活性剂，在竹木材防腐防霉中有着广泛的应用，但其易溶于水，热稳定性较差，在应用过程中存在耐久性和使用寿命的问题。埃洛石纳米管(Halloysite，HNT)的中空管状结构和蒙脱土(Montmorillonite，MMT)的片层结构，对药物有较好的负载和吸附性能，在药物的保护和缓释领域有着极为广泛的应用，其研究经验也启发我们将其应用于竹材防护中。　　本论文选用两种常用的季铵盐类防霉剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(Dodecyl Dimethyl Benzyl ammonium Chloride，BAC)和双十烷基二甲基氯化铵(Didecyl Dimethyl Ammonium Chloride，DDAC)，利用埃洛石纳米管和蒙脱土对季铵盐进行负载，制备季铵盐-纳米粘土复合材料并对其性能进行表征，探究了季铵盐在纳米粘土中的热稳定性和释放特性，并将其应用于木蜡油的改性中，探究了改性涂料涂饰竹材的防霉性能以及抗流失性能。主要研究内容和结论如下:　　1)季铵盐-纳米粘土复合材料的制备与表征:通过真空加压的方法将季铵盐负载到埃洛石纳米管管腔内部，通过阳离子交换作用将季铵盐插入到蒙脱土层间，分别制备季铵盐-纳米粘土复合材料。通过红外光谱分析证明了季铵盐成功负载到了纳米粘土中;两种季铵盐均可以插入到蒙脱土层间，其烷基长链使得蒙脱土层间距由1.15nm分别增大至1.75nm和2.85nm，而季铵盐无法插入到埃洛石层间;氮气吸附试验则表明了季铵盐成功进入埃洛石管腔内部。　　2)季铵盐-纳米粘土复合材料的性能评价:经过季铵盐的改性，纳米粘土的疏水性能均有明显提高;通过热重分析可以看出纳米粘土对于季铵盐起到一定的保护作用，使其热稳定性提高，其中蒙脱土对季铵盐热稳定性提高更为明显。BAC和DDAC在埃洛石纳米管中的负载量分别为8.55％和10.61％，在蒙脱土中的负载量分别为22.5％和30.9％。通过加速释放试验证明纳米粘土对季铵盐起到了很好的缓释作用，埃洛石的缓释效果更为明显，模拟Korsmeyer-Peppas模型分析季铵盐的释放主要为孔道中季铵盐的溶出扩散。抑菌圈试验表明季铵盐-纳米粘土复合材料能保持较好的抑菌活性，对三种霉菌以及变色菌都具有一定的防治效力。　　3)季铵盐-纳米粘土复合材料在木蜡油中的应用研究:季铵盐的加入能够提高纳米粘土在木蜡油中的稳定性能;纳米材料的加入能够降低涂饰竹材表面的光泽度，同时改善竹材表面的疏水性，但对颜色不产生负面影响;季铵盐-纳米粘土复合材料的加入可以赋予木蜡油良好的防霉、防蓝变性能，季铵盐的抗流失性能显著提高。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2国内外研究现状

1．2．1竹材防霉现状

1．2．2季铵盐类防霉剂

1．2．3防霉剂抗流失

1．2．4纳米粘土药物载体

1．3研究目标

1．4研究意义

1．5研究的主要内容

1．6技术路线

1．7项目支持及经费来源

第二章季铵盐-纳米粘土复合材料的制备与表征

2．1引言

2．2材料与方法

2．2．1试验材料

2．2．2制备方法

2．2．3性能测试

2．3结果与讨论

2．3．1微观形貌表征

2．3．2特征化学基团表征

2．3．3晶体结构分析

2．3．4比表面积及孔径结构分析

2．4本章小结

第三章季铵盐-纳米粘土复合材料的性能研究

3．1引言

3．2材料与方法

3．2．1试验材料及仪器

3．2．2接触角测试

3．2．3热重分析

3．2．4加速释放试验

3．2．5抑菌圈试验

3．3结果与讨论

3．3．1疏水性

3．3．2热稳定性评价与负载量计算

3．3．3缓释性能评价

3．3．4抑菌性能

3．4本章小结

第四章季铵盐-纳米粘土复合材料在木蜡油涂料中的应用

4．1引言

4．2材料与方法

4．2．1试验材料

4．2．2制备方法

4．2．3性能测试

4．3结果与讨论

4．3．1季铵盐-纳米粘土复合材料在木蜡油中的分散性能

4．3．2涂饰表面性能

4．3．3防霉性能评价

4．3．4复合防霉剂抗水洗流失性能

4．4本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2创新点

5．3展望

参考文献

在读期间学术研究

致谢