论文部分内容阅读
木材应用于人口密集的环境中时，迫切解决的问题是提高木材的稳定性和难燃性。镁铝层状双金属氢氧化物（Mg?Al LDH）由于层状结构中氢氧化镁和氢氧化铝的协同作用，具有优良的力学性能和阻燃性能。本研究中，通过“两步法”将Mg?Al LDH 涂层成功地合成在木材的表面，赋予了木材良好的阻燃性能和抑烟性能。利用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）和X射线光电子能谱（XPS）分析了勃姆石层（γ-AlOOH）和Mg?Al LDH涂层的结构形貌和化学组成。利用热重分析（TG）、动态热机械分析（DMA）、极限氧指数（LOI）和锥形量热仪（CONE），对生长Mg?Al LDH涂层前后木材的燃烧性能进行了比较研究。通过十七氟癸基三甲氧基硅烷（TDFS）对处理材进行表面改性，通过接触角测试证实获得了具有超疏水性能的Mg?Al LDH涂层改性木材。结果如下： （1）通过EDX和XPS表征木材表面的化学组成和键合状态，证实了Mg?Al LDH涂层已成功地合成在木材表面。 （2）当镁源、铝源、碱源、溶液浓度、水热温度和时间发生改变时，Mg?Al LDH在木材表面的形态、结构和含量也会相应改变。考虑到各种因素的影响，较佳工艺条件为100℃、10h或120℃、8h。 （3）分析生长Mg?Al LDH涂层前后木材的热机械性能和降解性能，结果表明：处理条件为100℃、10h与120℃、8h时，木材储能模量能分别提高了32%、38%，损耗角正切值也略有提高。 （4）Mg?Al LDH 涂层为木材提供了阻燃效果，处理后木材的极限氧指数由未处理材的18.9±1.3%提高到39.1±2.7%。锥形量热仪测试表明，生长Mg?Al LDH涂层后的木材，相较于未处理材的总烟释放量降低了 54-58%，烟释放速率降低了38-41%，热释放速率峰值和总热释放量分别降低了44-49%和38-40%。 （5）Mg?Al LDH涂层本质为亲水和润滑，当利用氟硅烷对其进行简单的表面改性，可使其具有疏水性能，实验测得水接触角为152±2°，滚动角为8.6±0.6°。 研究结果表明，Mg?Al LDH涂层是一种高效可行的纳米结构，具有良好的阻燃、抑烟性能和超疏水性能。