木材及人造板表面防水改性研究

论文摘要

本文探讨了两种木质人造板材表面防水改性方法,即表面涂覆二甲基硅油低温等离子体处理改性和离子镀膜(PVD)技术真空蒸发镀膜改性,研究了木质人造板材改性前后吸水厚度膨胀率、吸水率、材料表面润湿性、表面形貌与化学成分的变化,本文研究的木质人造板表面防水改性方法对提高木质人造板的耐水性、延长其使用寿命、扩大木质人造板产品使用范围具有十分重要的意义。论文首先研究了杨木单板表面经涂覆二甲基硅油等离子体处理以及仅涂覆二甲基硅油处理和空白杨木单板表面润湿性和自由能的比较,结果表明涂覆二甲基硅油等离子体处理提高了杨木单板表面憎水性,表面自由能大幅度降低。其次研究了不同等离子体处理因素包括等离子体处理时间、等离子体处理电压和二甲基硅油涂覆量与表面接触角之间的关系。并采用正交分析的研究方法得出涂覆二甲基硅油等离子体处理杨木单板的最佳处理工艺,研究结果表明最佳的处理工艺为等离子体处理电压为200v,处理时间为35s,二甲基硅油涂覆量为120 g/m2。同时还研究了木质人造板经真空蒸发镀膜改性之后的接触角变化,24h吸水率变化以及24h吸水厚度膨胀率的变化,研究结果表面木质人造板经过镀膜改性之后的表面接触角也明显变大,接触角减少幅度明显变小,24h吸水率和吸水厚度膨胀率也大幅度减小,憎水效果显著提高,防水性能也大幅度提高。并且采用傅立叶红外光谱分析手段,扫描电镜和表面粗糙度测定仪分析改性之后的表面化学成分改变和表面物理形貌的变化,研究发现两种不同的防水改性方法都能够在木质人造板表面形成一层疏水性薄膜,并且镀膜样所形成的薄膜厚度要比涂覆二甲基硅油等离子体处理样的薄膜更加均匀,使木材表面的封闭性更加好。表面平均粗糙度从大到小排列依次为空白杨木单板、涂覆二甲基硅油杨木单板、真空蒸发镀膜杨木单板、涂覆二甲基硅油等离子体处理杨木单板。同时还探讨了经涂覆二甲基硅油等离子体改性之后的杨木单板表面憎水时效性。研究发现随着放置时间的延长,表面平衡接触角呈逐渐增大趋势,并且平衡接触角更加趋于稳定同时表面接触角的变化幅度也逐渐变小。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 木材和人造板表面防水研究背景及意义
• 1.2 木质人造板表面防水研究现状
• 1.2.1 等离子体处理表面防水改性研究概况
• 1.2.2 真空蒸发镀膜改性研究概况
• 1.3 课题研究目的、方法已经预期目标
• 1.3.1 课题研究目的
• 1.3.2 课题研究方法
• 1.3.3 课题的创新点
• 2 木质人造板表面防水改性后润湿性和防水性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 表面润湿性的表征方法
• 2.2.1 Young润湿方程与接触角
• 2.2.2 固体表面自由能的计算
• 2.3 实验材料和试验方法
• 2.3.1 实验材料
• 2.3.2 试件的制备
• 2.3.2.1 实验设备
• 2.3.2.2 试件的制备
• 2.3.3 实验方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 涂覆二甲基硅油等离子体处理对表面接触角和表面自由能的影响
• 2.4.1.1 等离子体处理时间对表面接触角的影响
• 2.4.1.2 不同等离子体处理方法对表面自由能的影响
• 2.4.1.2 涂覆二甲基硅油不同电压等离子体处理对表面接触角的影响
• 2.4.1.3 不同硅油涂覆量等离子体处理与吸水量之间的关系
• 2.4.2 人造板表面真空蒸发镀膜改性后防水特性研究
• 2.4.2.1 表面接触角研究
• 2.4.2.2 24h吸水厚度膨胀率和吸水率的研究
• 2.5 小结
• 3 涂覆二甲基硅油等离子体处理单板防水改性正交试验研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 试验工艺路线
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 4 木质人造板表面防水改性后表面化学组成成分分析
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料和实验方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验设备
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 等离子体处理防水改性分析
• 4.3.1.1 傅立叶红外光谱分析
• 4.3.2 真空蒸发镀膜防水改性分析
• 4.3.2.1 傅立叶红外光谱分析
• 4.4 小结
• 5 木质人造板表面防水改性后表面形貌的分析
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料和实验方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验设备
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 等离子体处理防水改性表面形貌分析
• 5.3.2 真空蒸发镀膜防水改性表面形貌分析
• 5.3.3 防水改性后表面粗糙度研究
• 5.4 小结
• 6 涂覆二甲基硅油等离子体处理防水改性表面时效性研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验材料和方法
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 实验设备
• 6.2.3 实验方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.4 小结
• 7 总结论
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract