杉木木材表面原位构筑坚固的疏水聚硅氮烷涂层

• 作者: 陈寒娴 张林昕 檀佳欣 王诗彤 温涛 林舒敏 杨日龙 李燃 张欣向 杨文斌
• 来源期刊: 东北林业大学学报
• 学科: 农学
• 关键词: 杉木;木材改性;木材表面;有机聚硅氮烷;疏水涂层
• 年，卷（期）: 2025,（4）
• 页码范围: 140-147
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13759/j.cnki.dlxb.2025.04.005

摘要

以杉木(Cunninghamia lanceolata)木材为研究对象，将木材裁切为20 mm×20 mm×12 mm(径向×弦向×纵向)的样品；以有机聚硅氮烷(OPSZ)、正己烷为试剂，按照质量比m(有机聚硅氮烷)∶m(正己烷)分别为1∶3、1∶5、1∶7、1∶9、1∶11的比例配制改性液；采用浸渍法将木材样品分别浸入不同比例的改性液中，常温(25℃)常压放置2 h后，将样品转移至烘箱中120℃热处理5 h,木材表面有机聚硅氮烷涂层固化，制得有机聚硅氮烷改性木材样品；应用相关仪器、参照国家相关标准及试验设计的方法，测定改性前后木材表面形貌与结构、木材表面化学成分与官能团变化、木材疏水性能与防水性能、涂层硬度、涂层机械稳定性、木材抗污性能、木材热稳定性，分析有机聚硅氮烷涂层的性能及其对木材保护的作用。结果表明：(1)采用扫描电镜观察改性前后木材的表面形貌，与未改性木材相比，经过有机聚硅氮烷改性的木材表面覆盖了一层较为致密的涂层。(2)采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪对改性前后木材表面官能团和木材表面元素的变化分析表明，改性后木材表面引入了稳定性好的有机硅骨架以及疏水的甲基；有机聚硅氮烷显著提高了木材的疏水性和防水性能，木材的水接触角从72.0°增大至119.3°,24 h吸水率从79.00%显著下降至25.38%。(3)改性后木材对牛奶、咖啡、橙汁、可乐等常见污染物，具有良好的抗污性。(4)改性后，木材表面有机聚硅氮烷涂层的铅笔硬度达到6 H,并且能够经受长时间的机械摩擦，表明其具有优异的机械稳定性。(5)热质量分析表明，有机聚硅氮烷显著提升了木材的热稳定性。(6)综合试验结果，有机聚硅氮烷涂层具有良好的防水性、耐机械摩擦、热稳定性，可在严苛环境时的木材保护中应用。