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木材中水分的变化不仅会导致干缩湿胀、开裂变形等缺陷,还会间接促进木材的生物劣化,严重影响木材的应用范围和使用寿命。因此,对木材进行疏水化改性至关重要。常用的木材疏水化改性方法多集中于表面改性,疏水层易受破坏、耐久性差,且多用于构建粗糙结构的材料成本较高,制备疏水表面的工艺复杂,还常常涉及到大量溶剂的使用。 本研究基于以上不足,利用石蜡、蜂蜡、棕榈蜡及亚麻油制备混合乳液,浸渍后经过合适的后处理工艺,在木材内外表面尝试同时构建双层疏水屏障。该疏水屏障同时具备粗糙结构和连续防水层,兼具疏水和防水效果。考察了所制备乳液的性能(粒径分布、稳定性和热性能等),探究后处理工艺对改性效果的影响,利用低场核磁(LF-NMR)和接触角等技术手段评价了改性材的疏水-防水效果,并通过场发射扫描电镜(FE-SEM)对疏水结构进行表征。研究的主要结论如下: (1)研究所制备的单独蜡乳液及混合蜡乳液的稳定性良好,平均粒径约为200nm,粒径分布较窄,适合用于木材的浸渍处理。当乳液中蜂蜡(石蜡)与棕榈蜡比例为5∶5或7∶3,后处理温度为70℃时,能够形成碗状的粗糙疏水结构,其中,5∶5乳液所形成的粗糙结构更明显。 (2)用蜡乳液浸渍改性杨木和南方松后,处理材的疏水效果提升明显,横切面的初始接触角大于140°,且随时间下降缓慢;同时能够提高木材的防水效率(WRE)并降低水分渗透速率,BC7(蜂蜡∶棕榈蜡=7∶3)和PC7(石蜡∶棕榈蜡=7∶3)处理材经过192h泡水后的WRE保持在20%以上。在一定程度上提高尺寸稳定性,但对平衡含水率改善效果不显著。LF-NMR结果表明蜡乳液处理降低了木材中的自由水含量,对吸着水起到延缓作用。 (3)亚麻油乳液平均粒径与蜡乳液相近,为195.6nm,室温贮存60天后,平均粒径变化率仅为2.45%;油/蜡复合乳液的离心前后稳定性良好,粒径变化不明显。在高于80℃干燥条件下,亚麻油能够在木材内部短时间固化成膜。 (4)FE-SEM结果显示两步法和一步法改性都可以在木材内形成油-蜡双层疏水结构,显著改善了处理材的疏水性,横切面上的初始接触角接近150°。与混合蜡乳液相比,蜡/油复合乳液能进一步提高杨木的防水效率,192h泡水后,两步法的WRE高于35%,一步法的高于45%;综合考虑改性效果及处理工艺,一步法优于两步法。