tmcs電漿清洗機對西南樺木材的接枝:
木材是四大材料(鋼材、水泥、木材和塑料)中可再生的綠色材料和生物資源,具有高強重比、易加工、吸音隔熱、紋理和色澤質(zhì)樸自然等優(yōu)點,被廣泛用于建筑、裝飾、造紙、家具、包裝和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
但是,由于木材組分中的纖維素和半纖維素等化學(xué)成分中存在許多游離羥基,它們在一定的溫濕度條件下具有很強的吸濕能力,吸濕將導(dǎo)致木材干縮濕脹、尺寸穩(wěn)定性差、變色及易受真菌和昆蟲的侵害。
木材因光、熱、水等外部環(huán)境的影響而劣化,劣化一般均從表面開始,然后逐漸向內(nèi)部發(fā)展,因此采用適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)方法對木材表面進(jìn)行處理,以避免這些固有缺陷的發(fā)生顯得尤為重要。
西南樺是西南地區(qū)經(jīng)濟價值較高的速生用材樹種,其結(jié)構(gòu)細(xì)膩、花紋美麗、加工性能好,是優(yōu)良的地板和家具用材。
采用易揮發(fā)的三甲基氯硅烷(tmcs)為單體,在等離子體環(huán)境下將甲硅烷基引入到木材的表面,使木材衣面硅烷化,賦以木材表面疏水性能,拓展木材的使用范圍和提高其耐久性。
電漿清洗機處理是一種干式工藝,在處理過程中所需的化學(xué)藥劑少而且反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行,因此等離子體表面處理被認(rèn)為是一種既經(jīng)濟又環(huán)保的處理方法。
未處理木材的細(xì)胞壁表面留有切片過程中,木材纖維被撕裂的痕跡,其余區(qū)域平整光滑。但經(jīng)tmcs等離子體處理過的木材細(xì)胞壁表面出現(xiàn)了顆粒狀結(jié)構(gòu),這些顆粒狀結(jié)構(gòu)均勻的覆蓋在細(xì)胞壁的表面,充分表明tmcs在等離子體環(huán)境下已成功聚合并沉積到了木材的表面。
提高和改變材料表面的疏水性可以通過兩種途徑來實現(xiàn),一是在疏水性材料的表面上增加其粗糙度;二是在粗糙的表面上修飾低表面能的物質(zhì),后者漸漸成為主流。
對未處理西南樺木材表面進(jìn)行靜態(tài)接觸角測試顯示為“零”,即水滴接觸木材表面后立即潤濕了木材表面,但經(jīng)過tmcs等離子體修飾過的木材表面具有較好的疏水性和疏水穩(wěn)定性。
隨著處理功率的增加,接觸角呈逐漸減小的趨勢,用六甲基二硅氧烷等離子體處理南方黃松木材表面時也得出了相同的結(jié)果,說明低功率有利于在木材表面形成疏水性的薄膜,而功率增加會加劇氧化致使表面含氧官能團濃度提高。
在等離子體環(huán)境下用tmcs對西南樺木材表面進(jìn)行修飾,在不同的溫濕度條件下連續(xù)老化28天后木材表面仍然表現(xiàn)出了穩(wěn)定的疏水性能,老化后接觸角的降幅值僅在1.9°~ 3.7°之間。
在電漿清洗機環(huán)境下tmcs與西南樺木材表面發(fā)生了硅烷化反應(yīng),木材表面引入了甲硅烷基,硅元素含量達(dá)到了22.82%。處理后的木材表面形成了均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu),顯著提高了木材表面的疏水性和疏水穩(wěn)定性。