杉木-纳米TiO2复合材料结构表征及复合机理分析

2012-01-08袁光明刘天柱张南南宫飞飞

中南林业科技大学学报 2012年1期

袁光明，刘天柱，张南南，宫飞飞，陈超

袁光明1，刘天柱2，张南南1，宫飞飞1，陈超1

(1.中南林业科技大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410004；2.通道县林业局，湖南通道 418500)

通过SEM、TEM表征了杉木-纳米TiO2复合材料的结构，并基于二元复合理论，结合XRD、EDXA及XPS等分析其复合机理。结果表明：纳米TiO2粒子极易与杉木木材组分中的氧键结合，形成原位复合，其表面存在的不饱和残键和羟基，与杉木组分中的羟基、乙酰基及羧基等形成化学结合；有机相(木材组分)与无机相(纳米TiO2粒子)以共价键或部分共价键紧密联接，可使两相界面完全或部分消失，从而使复合材料性能显著提高。

杉木-纳米TiO2复合材料；结构表征；结合机理

纳米TiO2具有很强的紫外线屏蔽、红外线吸收作用，可与杉木Cunninghamia lanceolata木材进行类似自然界中的生物拟态矿化过程的化学复合，形成杉木-纳米TiO2复合材料。

纳米TiO2的改性剂为硅烷偶联剂KH-550，辅以六偏磷酸钠，采用直接浸渍注入法，液氮加压方式进行复合，杉木复合材料试件的磨耗量平均减少9.25 %，弦面平均硬度增加12.96%，而其径面硬度平均增加21.55%，并具有抗紫外线等独特性能[1-4]。

杉木木材组分与纳米TiO2间的反应体系、反应机理、结构与性能之间的关系尚不十分清楚。本文中用SEM、TEM结合XPS观察试件微观形貌、纳米TiO2粒子在木材中的分布和结合状态等，并用微区FTIR光谱[5]来测定纳米粒子在木材内的分布，结合二元复合理论分析两者间的复合机理。