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木材在使用过程中由于木材易受紫外线、水分、生物等多方面的影响,会使木材表面发生不可逆的物理和化学反应。其中紫外线照射到木材表面会使其发生变色,甚至是裂纹,极大程度的影响了木材的性能和使用年限。随着对速生木表面的研究不断细化,对功能化木质基材料的性能研究逐渐增多,其中为了增强木质基材料的适用范围,增加户外使用的频率和稳定性,耐紫外老化研究成为重点研究点。近年来荧光木质基材料出现在了新型研究课题中。其中稀土配合物修饰后荧光木材赋予木材荧光特性之外,减少了水分对木材表面的影响,同时稀土配合物的抗菌性,降低微生物对表面的影响,提高了木材表面稳定性,但鲜有对其耐紫外老化研究。为进一步拓展木材的适用范围,研究荧光木材的性能,对木材表面进行功能化改良并对其耐紫外老化研究,增强其稳定性,有效延长木材的使用寿命。
本文选用硅烷偶联剂,邻苯二甲酰氯制备改性配体,1,10-邻菲罗啉为辅助配体,与稀土离子配位,在不同条件下制备得到三种硅烷改性铺配合物、硅烷改性销三元配合物和硅烷改性错配合物。将改性后的稀土配合物与杨木木材反应制得改性木材,并进行480h的紫外老化试验。通过对表面微观结构及表面颜色检测,分析制备条件对老化前后木材表面的化学元素、微观形态以及老化过程中表面颜色的变化的影响;为探究改性木质基材料的荧光强度稳定性,以杨木木粉为主体,通过测试老化过程中改性木粉的荧光强度,分析制备条件对老化过程中改性木粉的荧光稳定性的影响。所得结果如下:
经过对三种硅烷改性稀土配合物修饰后杨木木材进行紫外老化实验以及相关表面微观结构和颜色表征后,发现相比于原木,三种改性木材的表面的耐老化性能均有所提升并得出各指数稳定的最佳制备条件,其中硅烷改性销配合物修饰后木材表面总色差最稳定的制备条件为:制备配合物时销离子和配体的比例1∶3,温度为80℃,反应时间8h,浓度为0.08mol/L;铺离子配合物与木材反应合成改性木材的温度是45℃。硅烷改性销三元配合物修饰后木材表面总色差变化量与铺三元配合物制备条件紧密相关,当销离子和硅烷改性配体的含量一定时,改性木材的总色差变化量随1,10-邻菲罗啉数增多而增大;合成温度的升高和反应浓度的增加呈现出先减少后增大的趋势。硅烷改性时配合物修饰后木材表面总色差变化量随合成时间的增加呈现出先减少后增大的趋势,随合成混度的升高,改性木材变化量逐渐减小;随时配合物浓度的升高,改性木材变化量逐渐增大。
在改性木粉荧光稳定性方面,紫外老化过程中三种改性木粉的荧光强度整体较为稳定,说明改性后木质基材料表面具有较好的耐紫外老化性,但也存在着差异,其中硅烷改性情配合物修饰后木粉荧光强度波动较大但在老化过程中荧光强度有上升趋势:硅烷改性铺三元配合物修饰后木粉荧光强度整体最为稳定,制备具有稳定荧光性能的改性木粉制备条件为:制备配合物时Eu3+:硅烷改性配体:1,10-邻菲罗啉的比例为1∶1∶1,温度为65℃,浓度为0.04mol/L;铽配合物修饰后木粉的荧光强度波动较小但荧光强度略有下降。
本文选用硅烷偶联剂,邻苯二甲酰氯制备改性配体,1,10-邻菲罗啉为辅助配体,与稀土离子配位,在不同条件下制备得到三种硅烷改性铺配合物、硅烷改性销三元配合物和硅烷改性错配合物。将改性后的稀土配合物与杨木木材反应制得改性木材,并进行480h的紫外老化试验。通过对表面微观结构及表面颜色检测,分析制备条件对老化前后木材表面的化学元素、微观形态以及老化过程中表面颜色的变化的影响;为探究改性木质基材料的荧光强度稳定性,以杨木木粉为主体,通过测试老化过程中改性木粉的荧光强度,分析制备条件对老化过程中改性木粉的荧光稳定性的影响。所得结果如下:
经过对三种硅烷改性稀土配合物修饰后杨木木材进行紫外老化实验以及相关表面微观结构和颜色表征后,发现相比于原木,三种改性木材的表面的耐老化性能均有所提升并得出各指数稳定的最佳制备条件,其中硅烷改性销配合物修饰后木材表面总色差最稳定的制备条件为:制备配合物时销离子和配体的比例1∶3,温度为80℃,反应时间8h,浓度为0.08mol/L;铺离子配合物与木材反应合成改性木材的温度是45℃。硅烷改性销三元配合物修饰后木材表面总色差变化量与铺三元配合物制备条件紧密相关,当销离子和硅烷改性配体的含量一定时,改性木材的总色差变化量随1,10-邻菲罗啉数增多而增大;合成温度的升高和反应浓度的增加呈现出先减少后增大的趋势。硅烷改性时配合物修饰后木材表面总色差变化量随合成时间的增加呈现出先减少后增大的趋势,随合成混度的升高,改性木材变化量逐渐减小;随时配合物浓度的升高,改性木材变化量逐渐增大。
在改性木粉荧光稳定性方面,紫外老化过程中三种改性木粉的荧光强度整体较为稳定,说明改性后木质基材料表面具有较好的耐紫外老化性,但也存在着差异,其中硅烷改性情配合物修饰后木粉荧光强度波动较大但在老化过程中荧光强度有上升趋势:硅烷改性铺三元配合物修饰后木粉荧光强度整体最为稳定,制备具有稳定荧光性能的改性木粉制备条件为:制备配合物时Eu3+:硅烷改性配体:1,10-邻菲罗啉的比例为1∶1∶1,温度为65℃,浓度为0.04mol/L;铽配合物修饰后木粉的荧光强度波动较小但荧光强度略有下降。