表面酰化纤维素超疏水结构的构筑及其在木材表面的应用

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunboy0214
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
超疏水材料在自清洁、防污、减阻等方面具有巨大应用潜力,但是大部分超疏水材料是由含氟化合物或硅烷所制备,对环境具有一定的危害,此外,超疏水涂层的制备工艺相对复杂,也限制了其应用,因此基于天然材料通过简便方法开发超疏水材料成为了研究热点。纤维素具有储量丰富、可再生、可生物降解和易于功能化改性等诸多优点,在环境友好型超疏水材料领域具有潜在的应用价值。因此,本论文以微晶纤维素作为原料,对微晶纤维素进行疏水功能化改性,并通过简单的自组装和喷涂法在木材表面制备出超疏水涂层,主要研究内容和结果如下:(1)微晶纤维素与10-十一碳烯酰氯发生非均相酯化反应合成出10-十一碳烯酰化纤维素(UCE),通过FTIR、13C NMR、DLS和TEM对其进行表征,结果表明产物以平均直径为218 nm的球形状态存在,且平均取代度为1.9,因此命名为UCE1.9。利用溶剂诱导引发自组装将UCE1.9纳米颗粒制备为微米颗粒(UCE1.9MPs),将UCE1.9MPs喷涂至木材表面制备出具有微纳米层级结构的超疏水木材。以不同浓度所制备出的超疏水表面均达到了170°的接触角和4°的滚动角,具有较好的超疏水性能和出色的热稳定性,在100℃和150℃加热后接触角和滚动角没有发生明显改变。同时改性表面还具有自清洁性以及p H在2-13范围内的酸碱稳定性。(2)通过调控非均相酯化反应中10-十一碳烯酰氯的用量与反应温度合成出全取代的10-十一碳烯酰化纤维素,命名为UCE3。通过自组装将UCE3溶液制备为UCE3纳米颗粒(UCE3NPs)。将UCE1.9MPs和UCE3NPs以不同质量分数混合后喷涂至木材表面制备出具有微纳米层级结构的超疏水木材,并通过加热使表面形成碳碳双键交联网络结构。对表面超疏水性,热稳定性以及机械稳定性进行测试,结果表明所制备出的表面具有出色的超疏水性能和热稳定性能,加热前后接触角均达到了153°以上,滚动角低于8°。与未添加UCE3NPs的表面相比具有一定的机械稳定性,在砂纸磨损试验和胶带剥离实验进行到100个周期后仍具有138°和145°的接触角。(3)将微晶纤维素酸水解为尺寸更小的纤维素纳米晶(CNC),随后将CNC与硬脂酰氯反应生成硬脂酰化纤维素纳米晶(SCNC)。为提高颗粒间的结合力,将SCNC与不同质量分数的聚苯乙烯混合后共同进行自组装并喷涂到木材表面,得到SCNC-PS超疏水木材。对SCNC-PS木材超疏水表面的超疏水性、热稳定性以及机械稳定性进行测试,结果表明,所制备出的木材超疏水表面具有非常出色的超疏水性能,接触角均达到165°以上,滚动角均小于5°,且能够承受最大韦伯值为345的液滴冲击。在加热之后接触角与滚动角几乎没有发生变化,依旧保持着超疏水性能。添加了聚苯乙烯的表面相比于未添加时机械稳定性有显著提高,在砂纸磨损试验进行到100个周期后接触角从106°提升至147°。本研究以不同尺度的疏水性纤维素酯为基本构筑单元,运用超分子自组装方法,实现纤维素基超疏水结构在木材表面的高效和稳定构筑。所制备出的表面不仅具有出色的超疏水性能,也具备热稳定性、自清洁性和环境友好性。该研究实现以木材主要大分子成分纤维素改性木材本身的绿色改性理念,推动天然高分子基材料对木材进行超疏水仿生改性的研究和发展,丰富木材超疏水仿生改性理论体系。
其他文献
40Cr钢经调质处理后具有良好的综合性能,广泛应用于制造汽车的转向节、后半轴等零件。随着汽车轻量化设计的要求不断提高,工况愈发苛刻,特别是在高速重载条件下,机械零件表面很难形成连续的润滑油膜,摩擦磨损剧烈。本文基于激光微织构“表面改形”的润滑减摩机理和激光离散硬化“表面改性”的强化耐磨机制,提出将激光微织构-离散硬化形性复合处理技术应用于40Cr钢,以期通过优化表面微观几何形貌来提高其润滑减摩性能
学位
为解决木质材料加工剩余物浪费及其带来的环境污染等问题,本研究提出以木质资源为框架,结合光催化技术制备具有可见光催化降解能力的复合催化剂,以可再生材料的高值化加工利用,解决其带来的环境污染问题。本论文以速生材杉木为模板作为研究对象,借助生物模板法制备Zn/Ti O2复合光催化剂。考察工艺参数的变化对复合光催化剂微观形貌和晶相结构的影响,同时对其在可见光条件下的有机污染物降解能力进行测试,探讨木材模板
学位
响应“碳中和”、“碳达峰”,建设资源节约、绿色低碳的社会是当前的主要发展趋势。光催化技术作为一种绿色清洁、环境友好的污染物分解技术,被广泛的应用于水环境原位修复治理。钒酸铈(CeVO4)作为一种稀土钒酸盐半导体光催化材料,具有稳定、无毒、耐腐蚀的特点。近些年在光催化领域有所应用,但其禁带宽度范围在3.3-3.4 eV,颗粒易团聚,这限制了其应用。为了增加其光响应范围,提升光催化能力,以木材结构为启
学位
钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等优点,被广泛应用于航空航天和航海船舶等领域的关键构件制造。传统工艺由于所需加工时间长、切削困难和浪费材料等缺点,无法满足复杂精密钛合金构件的快速制造要求。而激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术凭借独特的成形方式,可以实现各种复杂精密构件的一体化制造。但在成形过程中由于较大的温度梯度和极快的冷却凝固速率,成形件易产生残余拉应
学位
柔性致动器是一种基于智能驱动材料制作而成的功能器件,具备质轻、柔软、微小、智能化等特点,能够通过感受外界刺激如光、电压、温度、湿度或化学气氛的变化,产生相应的力、位移或形变,在软体机器人、人工肌肉、智能穿戴设备、仿生学应用等领域,具备大放异彩的潜力。柔性电化学致动器,又称离子型致动器,依靠电化学过程中的离子迁移造成致动膜不同程度上的体积膨胀,宏观上表现出致动器的运动。从本质上看,电化学柔性致动器是
学位
<正>教育帮扶具有针对性强、续航时间长以及成效显著等特点,是教育脱贫的主要方式之一。为进一步助力彝族地区的乡村振兴,在中国教育学会成都未来教育家延伸项目中,成都未来教育家基地校——四川省凉山彝族自治州甘洛县普昌镇中心小学(以下简称“普小”)和成都市龙泉驿区跃进小学(以下简称“跃小”),尝试以“共建”模式来探索民族地区的教育帮扶路径。
期刊
人们待在室内的时间越来越多,为了保障室内空气质量,减少室内环境对人体健康的危害,本文研究刨花板素板和饰面刨花板醛酮类化合物的释放特征,为进一步净化刨花板醛酮类化合物释放提供了理论参考。同时,考虑到利用催化氧化方法对污染气体处理不仅能够起到良好的净化作用,还可以避免二次污染的产生,因此,在前述研究基础上,本文又开展了针对刨花板释放的代表性醛酮类化合物中催化净化处理研究。首先利用高效液相色谱—紫外分光
学位
目的 了解昆明市级医疗机构消化内镜消毒质量情况,为规范开展内镜清洗消毒提供参考。方法 对昆明市级27家医疗机构内镜室(诊疗中心)的消毒后消化内镜和使用中消毒液进行采样检测菌落总数,分析检测结果。结果 2021年消毒后内镜和使用中消毒液总合格率为95.1%,其中消毒后内镜合格率91.7%,使用中消毒液合格率100.0%;第三季度消毒后内镜合格率略高(95.7%),4个季度合格率差异无统计学意义;二级
期刊
碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)作为一种新型的发光碳纳米材料,具有优异的水溶性、化学惰性、生物相容性及易于表面功能化修饰等特点,在分析检测、生物成像、光电设备构建及能源开发等领域展现出巨大的应用潜力。木质素作为世界上含量第二丰富的天然高分子有机物质,多数以副产品的方式存在于制浆等工业中,造成资源的浪费。从可持续发展的角度看,木质素的碳含量高、具有丰富的含O官能团及芳构化
学位
烟气轮机(烟机)叶片结垢已成为影响国内催化裂化装置长周期运行的主要原因之一。分析得知,催化剂的强度和旋风分离器的设计是影响催化裂化装置烟机结垢的两个主要因素。立足于烟机结垢机理,结合催化裂化操作工况,分析探讨了上述两个因素对烟机结垢的影响。研究表明,应充分关注三级旋风分离器出口或烟机垢样的颗粒粒径分布情况。如果粒径主要集中在1~10μm,则烟机结垢原因主要是由于催化剂强度不足,大量催化剂被打成细粉
期刊