【摘 要】
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竹材及其制品易受到霉菌和变色菌的侵染,需要进行防霉处理以延长使用寿命,但在长期的户外使用过程中,受到雨水潮湿等环境因素的影响,会出现防霉剂流失的现象,降低竹材及其制
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竹材及其制品易受到霉菌和变色菌的侵染,需要进行防霉处理以延长使用寿命,但在长期的户外使用过程中,受到雨水潮湿等环境因素的影响,会出现防霉剂流失的现象,降低竹材及其制品的使用寿命。因此,高效、长效防护是竹材防护的重要研究方向。本研究针对竹材易霉变、防霉剂易流失等现象,利用天然纳米粘土对防霉剂进行负载,并应用于竹材防护领域中。季铵盐是一类有机防霉剂,同时也是一类阳离子表面活性剂,在竹木材防腐防霉中有着广泛的应用,但其易溶于水,热稳定性较差,在应用过程中存在耐久性和使用寿命的问题。埃洛石纳米管(Halloysite,HNT)的中空管状结构和蒙脱土(Montmorillonite,MMT)的片层结构,对药物有较好的负载和吸附性能,在药物的保护和缓释领域有着极为广泛的应用,其研究经验也启发我们将其应用于竹材防护中。本论文选用两种常用的季铵盐类防霉剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(Dodecyl Dimethyl Benzyl ammonium Chloride,BAC)和双十烷基二甲基氯化铵(Didecyl Dimethyl Ammonium Chloride,DDAC),利用埃洛石纳米管和蒙脱土对季铵盐进行负载,制备季铵盐-纳米粘土复合材料并对其性能进行表征,探究了季铵盐在纳米粘土中的热稳定性和释放特性,并将其应用于木蜡油的改性中,探究了改性涂料涂饰竹材的防霉性能以及抗流失性能。主要研究内容和结论如下:1)季铵盐-纳米粘土复合材料的制备与表征:通过真空加压的方法将季铵盐负载到埃洛石纳米管管腔内部,通过阳离子交换作用将季铵盐插入到蒙脱土层间,分别制备季铵盐-纳米粘土复合材料。通过红外光谱分析证明了季铵盐成功负载到了纳米粘土中;两种季铵盐均可以插入到蒙脱土层间,其烷基长链使得蒙脱土层间距由1.15 nm分别增大至1.75 nm和2.85 nm,而季铵盐无法插入到埃洛石层间;氮气吸附试验则表明了季铵盐成功进入埃洛石管腔内部。2)季铵盐-纳米粘土复合材料的性能评价:经过季铵盐的改性,纳米粘土的疏水性能均有明显提高;通过热重分析可以看出纳米粘土对于季铵盐起到一定的保护作用,使其热稳定性提高,其中蒙脱土对季铵盐热稳定性提高更为明显。BAC和DDAC在埃洛石纳米管中的负载量分别为8.55%和10.61%,在蒙脱土中的负载量分别为22.5%和30.9%。通过加速释放试验证明纳米粘土对季铵盐起到了很好的缓释作用,埃洛石的缓释效果更为明显,模拟Korsmeyer–Peppas模型分析季铵盐的释放主要为孔道中季铵盐的溶出扩散。抑菌圈试验表明季铵盐-纳米粘土复合材料能保持较好的抑菌活性,对三种霉菌以及变色菌都具有一定的防治效力。3)季铵盐-纳米粘土复合材料在木蜡油中的应用研究:季铵盐的加入能够提高纳米粘土在木蜡油中的稳定性能;纳米材料的加入能够降低涂饰竹材表面的光泽度,同时改善竹材表面的疏水性,但对颜色不产生负面影响;季铵盐-纳米粘土复合材料的加入可以赋予木蜡油良好的防霉、防蓝变性能,季铵盐的抗流失性能显著提高。
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