纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂制备及木材防腐性能研究

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论文通过对湿法研磨制备纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂过程中影响粒径大小的主要因素进行研究,得到湿法研磨纳米氧化铜与氧化锌复合防腐剂的最佳工艺条件,并对其进行测试:对湿法研磨纳米复合材料悬浮液进行表面改性实验研究,确定以表面活性剂柠檬酸三铵作为影响悬浮液粒径大小的主要因素进行单因素实验研究,得到各因素适宜的取值,再通过正交试验确定最佳制备条件;根据得出的最佳实验条件制备的纳米氧化铜与氧化锌木材复合防腐剂,以毛白杨和樟子松为实验条件,根据国家标准采用白腐菌彩绒革盖菌、褐腐菌密粘褶菌为实验菌种,对纳米氧化铜与纳米氧化锌复合木材防腐剂的性能进行了实验研究。主要研究工作归纳如下:(1)通过对比试验,确定了与其他分散剂相比较,添加柠檬酸铵为分散剂的CuO与ZnO复合粉体经过湿法研磨后,纳米粒径较小且更加均匀稳定。(2)通过对湿法研磨过程中影响纳米氧化铜与纳米氧化锌粒径大小以及Zeta电位的主要因素进行单因素分析实验,找到了制备最佳工艺条件取值范围:研磨机转速2500转/分至4500转/分;研磨时间1小时至2.5小时;分散剂柠檬酸铵加入量质量分数40%至70%:PH值为6至12;超声时间30分;CuO与ZnO比例1:1;物料浓度为1.25%至5%。(3)利用正交试验计算并确定湿法研磨纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂的最佳工艺条件:分散剂比例50%;研磨时间2.5h;物料浓度1.25%;PH值为10;研磨转速4000r/min;超声时间30分;CuO与ZnO比例1:1此条件制备的纳米复合防腐剂平均粒径41.7nm, Zeta电位33.14mV。(4)以白腐菌彩绒革盖菌、褐腐菌密粘褶菌为实验菌种,利用穿孔法抑菌对比试验证明了与普通Cu0-Zn0粉体混合物相比较纳米Cu0-Zn0复合木材防腐剂具有更大的抑菌圈,抑菌效果更好。(5)根据国家标准选取用毛白杨(Populustomenlosa Carr.)与樟子松(P. sylvestris var. mongolica Litv.)作为实验材料,采用白腐菌彩绒革盖菌和褐腐菌密粘褶菌作为实验菌种,选择防腐剂浓度分别为1.25%、2.5%、5%、7.5%、10%,进行木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验,恒温恒湿箱培养12周,计算每块试样腐朽后的质量损失百分率,以此为依据确定纳米复合防腐剂对木材的防腐性能,结果显示木材防腐剂对腐朽菌毒性试验室试验结果与穿孔法实验结果基本相符,12周防腐实验周期结束后,毛白杨与樟子松的耐腐能力均大幅度提高,失重率明显降低,效果略优于ACQ防腐剂。(6)低浓度状态下的纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂与ACQ防腐剂相比具有良好的抗流失性能,1.25%以及2.5%浓度状态下的防腐剂固着率均在90%左右。
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