人工加速老化条件下樟子松木材涂层失效行为初步研究

发布时间：2017-06-15 02:08

  本文关键词：人工加速老化条件下樟子松木材涂层失效行为初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：木材表面的涂层在光照、水分和氧气作用下易发生分解,导致涂层失效,丧失其装饰和保护功能。判断木材涂层是否失效,分析木材涂层失效的形式、程度、机制以及预防和早期检测木材涂层失效,已经成为木材与涂料科学家们关注的热点。目前,国外已经有了较多关于木材涂层失效的研究,而我国对木材涂层失效形式、机制及预防方面的研究甚少。因此,对木材涂层失效的影响因素、失效机理、失效行为的研究具有重要的科学意义。本研究主要利用紫外光辐照和氙弧灯辐照两种人工加速老化试验对经涂饰的不同处理樟子松木材进行老化,分析老化过程中样品的物理特征、表面视觉特征的变化,同时比较不同处理基材(包括未处理、ACQ防腐处理、酚醛树脂改性处理和高温热处理)之间,醇酸树脂涂料、聚氨脂涂料和丙烯酸涂料之间的老化行为差异,并探讨了利用近红外光谱技术检测木材涂层失效的可行性。本文旨在揭示木材涂层在老化过程中的行为变化,为探讨木材涂层的失效机理提供科学依据,为木材涂层失效的检测寻找快速、有效的方法。结合以上研究内容,本研究得到的结论如下:(1)不论是紫外光辐照还是氙弧灯辐照试验条件,未涂漆的样品尺寸均随着照射、喷淋、冰冻循环中环境的改变而变化。与紫外光辐照试验条件相比,氙弧灯辐照试验条件样品的尺寸变化率较低。紫外光辐照试验条件下,涂饰醇酸树脂涂料的样品表面涂层的颜色和光泽度随着照射时间的延长不断变化,且均在第7个循环时急剧增大而后趋于稳定,这可能预示着在第7个循环涂层失效开始加快。(2)比较不同基材的样品老化行为后发现高温热处理木材和酚醛树脂改性处理木材在整个老化过程中展现了优良的尺寸稳定性。与未处理基材样品一样,ACQ防腐处理材、高温热处理材以及酚醛树脂改性处理材随着照射时间的延长色差逐渐增大并且在第7个循环之后基本保持稳定。经过处理的试材的光泽度变化小于未处理材,这说明不同基材处理可能会影响老化过程中样品表面的光泽度变化。(3)通过不同类型涂料之间的比较可知醇酸树脂涂料涂饰的样品的尺寸稳定性明显优于聚氨脂涂料和丙烯酸涂料的样品,这说明醇酸树脂涂料的防水性能优于聚氨脂涂料和丙烯酸涂料。对颜色和光泽度的综合分析后发现醇酸树脂涂料在老化过程中颜色和光泽度发生了比较复杂和强烈的变化。(4)通过探讨利用近红外光谱技术检测木材涂层失效的可行性可以知道近红外光谱技术有潜力实现木材涂层不同老化阶段的预测以及涂层失效的检测。利用光谱数据所建立的循环类型的判别模型较好,校正相关系数均高于0.9,校正标准偏差均低于0.15。利用近红外光谱技术预测未知循环类型样品时,正确率在80%以上。冰冻阶段结束后所有样品的正确率甚至均达到了100%。(5)通过定期对紫外光辐照人工加速老化试验条件下的样品表面进行直观观察和老化性能等级评定,对结果进行总结后发现涂漆样品明显耐老化性能优于未涂漆样品。对于涂漆样品来说,样品表面的颜色在老化过程中逐渐变灰、变暗,而光泽度则是逐渐变低。随着老化时间的进一步延长,样品表面越来越劣化,起泡、剥落、粉化、开裂等失效现象越来越严重。
【关键词】：樟子松木材 涂层 失效行为 紫外光辐照加速老化 氙弧灯辐照加速老化
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S781
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-18
• 第一章 绪论18-29
• 1.1 引言18-26
• 1.1.1 研究背景18-26
• 1.2 研究目标和主要研究内容26-27
• 1.2.1 关键的科学问题与研究目标26-27
• 1.2.2 主要研究内容27
• 1.3 研究技术路线27-29
• 第二章 紫外光辐照老化过程中木材涂层失效行为研究29-48
• 2.1 试验材料与研究方法29-33
• 2.1.0 试验材料与制备29
• 2.1.1 木材采集29
• 2.1.2 样品处理29-30
• 2.1.3 涂料选择及试样涂饰30-31
• 2.1.4 试样的曝露循环31
• 2.1.5 试样表面涂层物理参数测定31-33
• 2.2 结果与分析33-46
• 2.2.1 老化过程中不同基材的尺寸稳定性分析33-38
• 2.2.2 老化过程中木材涂层颜色与光泽度的变化、比较与分析38-42
• 2.2.3 不同基材之间表面涂层失效行为比较分析42-43
• 2.2.4 不同涂料之间表面涂层失效行为比较分析43-46
• 2.3 小结46-48
• 第三章 氙弧灯辐照老化过程中木材涂层失效行为研究48-65
• 3.1 试验材料与研究方法48-50
• 3.1.0 试验材料48
• 3.1.1 木材采集48
• 3.1.2 样品处理48
• 3.1.3 涂料选择及试样涂饰48-49
• 3.1.4 试样的曝露循环49
• 3.1.5 试样表面涂层物理参数测定49-50
• 3.2 结果与分析50-64
• 3.2.1 老化过程中不同基材的尺寸稳定性分析50-54
• 3.2.2 老化过程中木材涂层颜色与光泽度的变化、比较与分析54-59
• 3.2.3 不同基材之间表面涂层失效行为比较分析59-61
• 3.2.4 不同涂料之间表面涂层失效行为比较分析61-64
• 3.3 小结64-65
• 第四章 木材涂层失效过程的光谱分析65-74
• 4.1 试验材料与研究方法65-66
• 4.1.1 试验材料65
• 4.1.2 试验设备65
• 4.1.3 研究方法65-66
• 4.2 结果与分析66-72
• 4.3 小结72-74
• 第五章 木材涂层的表面老化性能等级评定74-93
• 5.1 试验材料与研究方法74-75
• 5.1.1 试验材料74
• 5.1.2 研究方法74-75
• 5.2 结果与讨论75-92
• 5.3 小结92-93
• 第六章 结论与展望93-95
• 6.1 结论93-94
• 6.2 建议与展望94-95
• 参考文献95-102
• 在读期间的学术研究102-104
• 致谢104

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