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低温等离子体处理对实木地板表面漆膜性能的研究

作　者: 张礽
导　师: 黄河浪
学　校: 南京林业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 等离子体 实木地板 表面润湿性能 表面化学成分 漆膜性能
分类号: TS653
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


木材由于树种不同结构不同，其内部含有不同程度的内含物，过多的内含物影响了板材表面的物理特性和化学特性，直接影响木材加工后期的表面涂饰性能，造成木材表面与润湿性能能下降，表观特征降低，极大地影响了这类树种作为地板的需求。通常我们把这类树种称为难涂饰树种。因此，有必要对这类木材表面进行改性处理，提高其表面涂饰性能，扩大木材树种的使用范围，为木材在实木地板行业的应用提供技术支持。本文利用空气等离子体表面处理技术，以蚁木（Tabebuia spp.）、二翅豆（Dipteryx sp.）、铁线子（Manilara spp.）、鞋木（B.confusa Hoyle）和番龙眼（Pometia tomentosa）五种难涂饰木材为研究对象，进行表面特性改性研究，旨在通过等离子体处理技术提高难涂饰木材表面润湿性、漆膜附着等性能。研究中运用SEM、红外光谱等分析测试方法对改性后5个树种的表面形貌结构、化学特性和表面涂饰漆膜性进行了系统研究。研究结果表明：1)利用空气等离子体表面处理技术，采用正交设计方案，对蚁木等5种树种表面进行等离子处理最佳工艺研究。研究发现，经等离子体处理后表面润湿性能有较大提高，5种树种的最佳处理工艺为：蚁木处理电流2.5A，处理时间15s，处理距离12mm；二翅豆处理电流2.5A，处理时间15s，处理距离10mm；铁线子处理电流2.5A，处理时间15s，处理距离12mm；鞋木处理电流2A，处理时间10s，处理距离10mm；番龙眼处理电流2.5A，处理时间15s，处理距离12mm。随着放置时间的延长，各树种的接触角都增大，表面改性效果退化，时效性影响顺序为蚁木≈二翅豆>鞋木>铁线子>番龙眼。2)运用SEM、红外光谱等分析测试方法对改性后各树种的表面化学特性和结构进行了研究。由木材表面形貌结构和化学特性研究结果可知，5种树种木材表面均凹凸不平，发生蚀刻，表面粗糙度增加；O元素含量明显增加，C元素含量不同程度减少，O/C提高，亲水性基团增加，进一步解释了等离子体处理后木材表面润湿性提高的内在原因。3)对5种树种表面等离子体处理前后漆膜性能的变化情况进行分析，研究发现，蚁木等离子处理前后漆膜附着力由0.477kN增加至0.742kN，提高了56.2%，漆膜附着力得到明显提高；而二翅豆由0.621kN增加至0.657kN，提高了5.8%铁线子由0.611kN增加至0.793kN，提高了29.8%，鞋木由0.796kN增加至0.826kN，提高了3.8%，番龙眼由0.808增加至0.824kN，提高了19.8%，漆膜附着力均有所提高。蚁木未经等离子体处理表面漆膜附着力为3级，经等离子体处理后蚁木表面漆膜附着力从3级升至2级，效果明显；二翅豆未经等离子体处理和经过等离子体处理表面漆膜附着力均为2级，漆膜剥落率经等离子体处理表面后由7.7%降至6.8%，漆膜附着力略有提高；铁线子未经等离子体处理和经过等离子体处理表面漆膜附着力均为2级，漆膜剥落率经等离子体处理表面后由11.2%降至6.4%，漆膜附着力略有提高。鞋木未经等离子体处理表面漆膜附着力均为2级，漆膜剥落率经等离子体处理表面后由2级升至1级，效果明显。番龙眼经等离子处理变化不明显。5种树种等离子处理处理前后漆膜厚度平均值变化不明显，在104-123μm之间变化，均符合漆膜厚度要求；但是等离子体处理前后漆膜厚度标准偏差变化明显，其中蚁木降低了5.31%，铁线子降低了2.22%，二翅豆提高了2.39%，鞋木降低了0.93%，番龙眼降低了2.26%。可见，5种树种木材表面经等离子体处理后，漆膜厚度均匀性提高。

全文目录


致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 国内外木材表面涂饰研究进展  9-12
    1.2.1 国内研究进展  9-11
    1.2.2 国外研究进展  11-12
  1.3 等离子体在木材科学与技术领域的国内外研究现状  12-13
    1.3.1 国内研究进展  12
    1.3.2 国外研究进展  12-13
  1.4 本论文的研究目的、研究内容和创新点  13-15
    1.4.1 研究目的  13
    1.4.2 本论文的研究内容  13-14
    1.4.3 本论文的创新点  14-15
第二章 等离子体处理对实木地板表面润湿性能的研究  15-33
  2.1 引言  15-16
  2.2 接触角与表面润湿原理  16-18
  2.3 实验材料与方法  18-21
    2.3.1 实验材料  18-19
    2.3.2 试验设备  19-20
    2.3.3 实验方法  20-21
  2.4 结果与讨论  21-31
    2.4.1 等离子处理工艺对木材表面接触角改变的研究  21-25
    2.4.2 三因子分析  25-26
    2.4.3 等离子处理的时效性研究  26-27
    2.4.4 等离子体处理实木地板表面润湿性能随时间变化规律及数学预测模型  27-30
    2.4.5 不同实木地板用树种木材表面等离子体处理后润湿性能的研究  30-31
  2.5 本章小结  31-33
第三章 等离子体处理对实木地板表面结构和化学特性变化的研究  33-48
  3.1 引言  33
  3.2 扫描电子显微镜（SEM）  33
  3.3 扫描电镜 X 射线能谱分析（X-ray EDS）  33-34
  3.4 XPS 分析木材表面化学组分的基本原理和技术  34-35
  3.5 傅里叶红外光谱（FTIR）  35-36
  3.6 实验材料与方法  36
    3.6.1 实验材料  36
    3.6.2 试验设备  36
    3.6.3 实验方法  36
  3.7 结果与讨论  36-46
    3.7.1 不同树种处理前后表面扫描电镜分析  36-39
    3.7.2 不同树种处理前后表面元素分析  39-41
    3.7.3 不同树种处理前后表面红外光谱分析  41-46
  3.8 本章小结  46-48
第四章 等离子体处理对实木地板表面涂饰漆膜性能的研究  48-58
  4.1 引言  48
  4.2 漆膜附着机理  48
  4.3 实验材料与方法  48-50
    4.3.1 实验材料  48-49
    4.3.2 试验设备  49
    4.3.3 实验方法  49-50
  4.4 结果与讨论  50-56
    4.4.1 等离子体处理实木地板对漆膜附着力改善的研究  50-56
    4.4.2 等离子体处理实木地板表面对漆膜厚度改善的研究  56
  4.5 本章小结  56-58
第五章 总结论  58-61
  5.1 润湿性能  58-59
  5.2 改性后的表面结构和化学特性  59
  5.3 漆膜性能  59-61
参考文献  61-63

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 木材加工工业、家具制造工业 > 加工工艺 > 人造板生产
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