释香型木蜡油的制备及其木材涂饰性能研究

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随着人们生活水平的日益提升,消费者对日常接触的木制品除了要求其具有美观性和艺术性价值以外,对其环保性和功能也愈发关注。利用天然植物精气赋予木制产品独特气味特征,成为提高木制产品附加值的途径之一。本研究利用微胶囊技术对薄荷精油芳香气味成分进行包覆,制备具有长效释香能力的木蜡油,通过分析释香型木蜡油的释香特性,探究释香微胶囊的最佳制备工艺。同时,对释香型木蜡油涂饰木制品的表面漆膜性能、色度学参数进行测试,探讨释香型木蜡油对涂饰木材表面结构特征、漆膜的稳定性及VOCs气味成分释放的作用机制。主要研究结果如下:(1)以明胶和阿拉伯树胶为壁材,薄荷精油为芯材,采用复合凝聚法制备的薄荷精油微胶囊,在壁材浓度为2%,芯壁比为2:1,p H为3.7,搅拌速度为600rpm,固化时间为6h时,微胶囊对薄荷精油的包埋率最高,可以达到44.9%。壳壁材料之间通过静电作用结合成具有“白包黑”的规则壳核结构,平均粒径为5.8μm。微囊化的薄荷精油具有显著的缓释能力,其热稳定性也有显著的提高。以物理掺混的方式将薄荷精油微胶囊加入到木蜡油中,有效提高了木蜡油的固形物含量,当微胶囊的掺混比例达到20%时,木蜡油涂饰木材表面的漆膜附着力等级均为0级,硬度等级均为3H分级,耐水性均达到最高级1级,且耐磨性有所提高。(2)以释香木蜡油对木材表面进行涂饰,随着释香微胶囊添加量增加,涂饰木材表面的漆膜润湿性下降。当微胶囊添加比例为20%时,涂饰木材表面漆膜接触角相较于未处理木蜡油涂饰木材,增大7.9°。释香微胶囊随木蜡油涂饰渗透到木材的大孔孔隙结构中形成保护涂层,涂饰材表面平均孔径为99nm,减小了涂饰材大孔孔隙平均直径,50-1000nm范围内的孔隙孔体积增大,释香型木蜡油涂饰木材的表面孔隙率相较与未处理木蜡油涂饰木材提高了11.64%。释香型微胶囊的加入对木蜡油涂饰木材表面的材色有显著的影响。随自然条件下陈放时间的增加,其?L*下降,?a*、?b*、?E*上升,相较于未处理木蜡油涂饰材,试件表面变暗且变红偏黄。微胶囊添加比例越高,涂饰材表面颜色变化越明显,微胶囊壁材中的氨基导致颜色加深。(3)对橡木木材、薄荷精油、精油微胶囊及释香木蜡油涂饰木材的VOCs进行测定发现,橡木木材释放的VOCs气味化合物有6种,主要为有机酸类化合物,其气味特征主要表现为木香;薄荷精油中共检测出45种VOCs气味化合物,主要为萜烯类化合物,其质量百分含量为71.55%,气味特征主要表现为清凉薄荷香气;精油微胶囊化后释放的气味化合物种类减少,检测到11种气味化合物,主要为萜烯类化合物;释香木蜡油涂饰木材的VOCs气味化合物主要为萜烯类化合物,其气味特征主要表现为松脂香和清凉薄荷香气。(4)释香型木蜡油涂饰材释放的VOCs气味成分表现出明显的缓释特性。相较于以精油添加改性木蜡油涂饰的木材,精油微胶囊添加木蜡油涂饰木材的VOCs在第7天释放的萜烯类、烷烃类、酯类化合物的质量百分比降低,仅为74.77%,8.42%和4.44%。随着暴露时间的延长,两种类型木蜡油涂饰木材释放的化合物主要类别发生变化。经过21天的暴露释放,精油改性木蜡油涂饰木材释放的VOCs主要为烷烃类,气味特征主要表现为松脂香,具有芳香气味特征的萜烯类化合物仅占2.35%。精油微胶囊改性木蜡油涂饰木材释放的VOCs主要为烷烃类,气味特征表现为松脂香和果香,具有芳香气味特征的萜烯类化合物能够达到11.1%。释香型微胶囊的加入提高了涂饰材表面的孔隙率,有利于精油VOCs气味化合物在涂饰材表面的迁移释放,进而达到缓释芳香气味的作用。
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