Surface modification of birch and acetylated birch wood by silicone nanofilaments
| العنوان: | Surface modification of birch and acetylated birch wood by silicone nanofilaments |
|---|---|
| المؤلفون: | Yin, Haiyan |
| المساهمون: | Wålinder, Magnus, Professor, 1965, Swerin, Agne, Professor, Dédinaité, Andra, Tekn.Dr, 1966, Van den Bulcke, Jan, Professor |
| المصدر: | TRITA-ABE-DLT. |
| مصطلحات موضوعية: | Acetylated wood, surface modification, superhydrophobicity, plastron, wetting, silicone nanofilaments, UV irradiation, mold resistance, blue stain., Acetylerat trä, ytmodifiering, superhydrofobicitet, vätning, silikon-nanofilament, UV-bestrålning, mögelresistens, blånad., Building Materials, Byggnadsmaterial |
| الوصف: | The increasing awareness of sustainability motivates the development of building materials from renewable resources. The requirements of wood-based products with improved durability, for example, enhanced liquid repellence and UV and biological resistance, are still a challenge. Surface modification of wood by a superhydrophobic layer is one approach for counteracting the challenge. In this thesis, wood veneers of untreated and acetylated birch were surface-modified with fluorinated or non-fluorinated silicone nanofilaments in gas phase. Results demonstrated that the fluorine surface-modified birch (F-SMB) samples showed superamphiphobicity, i.e. a surface that repelled water, ethylene glycol and hexadecane with contact angles (CAs) greater than 150° and roll-off angles (ROAs) of less than 10°. Fluorine-free surface-modified birch and acetylated birch (SMB and SMAB) showed superhydrophobicity with static CA greater than 160° towards water and low ROA even for samples prepared with the shortest reaction time of 1 h.The surface-modified wood showed good wetting resistance analyzed by the multicycle Wilhelmy plate method. The SMB showed a lower water uptake than the acetylated wood while the SMAB showed the lowest water uptake, i.e. a pronounced increased water resistance, due to a combined effect of acetylation and surface modification. The silicone nanofilaments were not degraded after UV irradiation. Both the UV-irradiated SMB and SMAB still showed good wetting resistance with high static CAs and low water uptake. The UV-irradiated SMAB showed the lowest water uptake. The SMB and F-SMB showed good mold resistance with mold appearing later or with less intensity than those on the untreated birch due to the improved water resistance. All acetylated birch showed an even better mold resistance since the acetylation reduces the moisture absorption in the wood substance; whereas the surface modifications on acetylated birch played a slightly negative effect due to side effects from the surface modifications. All birch samples showed high blue stain coverage but almost no blue stain fungi were observed on the acetylated birch. The preconditioned and UV-irradiated acetylated wood samples showed good mold resistance as well. However, more outdoor tests need to be performed to further understand the resistance to mold and blue stain fungal growth on acetylated wood.The surface modifications of both untreated and acetylated birch give excellent water repellence and resistance, which shows the potential of such surface-modified wood in outdoor applications. Den ökande medvetenheten om hållbarhet motiverar utvecklingen av byggmaterial från förnybara resurser. Kraven på träbaserade produkter med förbättrad beständighet, till exempel förbättrad vätskeavvisning och UV- och biologisk beständighet, är fortfarande en utmaning. Ytmodifiering av trä med ett superhydrofobt ytskikt är ett sätt att tackla utmaningen. I denna avhandling ytmodifierades träfanér av obehandlad och acetylerad björk med fluorerade eller icke-fluorerade silikon-nanofilament i gasfas. Resultat visade att björkproverna som ytmodifierats med de fluorerade silikon-nanofilamenten (F-SMB) uppvisade superamfifobicitet, alltså ytor som stötte bort vatten, etylenglykol och hexadekan med kontaktvinklar (CA) större än 150° och avrinningsvinkel (ROA) på mindre än 10°. Proverna av björk och acetylerad björk som modifierats med de icke-fluorerade silikon-nanofilamenten (SMB och SMAB) uppvisade superhydrofobicitet med statisk CA större än 160° för vatten och låg ROA även för prover preparerade med den kortaste reaktionstiden på 1 timme.Det ytmodifierade träet uppvisade god vätningsbeständighet, analyserat genom flercykelmätningar med Wilhelmy-metoden. SMB visade ett lägre vattenupptag än det acetylerade träet medan SMAB visade det lägsta vattenupptaget, det vill säga en markant ökad vattenresistens, tack vare en kombinerad effekt av acetylering och ytmodifiering. Silikon-nanofilamenten bröts inte ned efter UV-bestrålning. Både den UV-bestrålade SMB och SMAB visade fortfarande god vätningsbeständighet med höga statiska CA och lågt vattenupptag. Den UV-bestrålade SMAB visade lägst vattenupptagningsförmåga.SMB och F-SMB visade god resistens mot mögelpåväxt som uppträdde senare eller med mindre intensitet än påväxten på den obehandlade björken tack vare den förbättrade vattenavvisningen. All acetylerad björk visade en ännu bättre mögelresistens eftersom acetyleringen minskade fuktupptagningen i träsubstansen; medan ytmodifierad acetylerad björk uppvisade något sämre mögelbeständighet på grund av sidoeffekter från ytmodifieringarna. En kraftig blånad uppstod på alla obehandlade björkprover men nästan ingen blånad observerades på proverna av acetylerad och ytmodifierad acetylerad björk. De förkonditionerade och UV-bestrålade acetylerade träproverna visade också god mögelresistens. Fler utomhustester behöver dock genomföras för att ytterligare förstå resistensen mot mögel- och blånadspåväxt hos acetylerat trä.Ytmodifieringarna av både obehandlad och acetylerad björk ger utmärkt vattenavvisning och motstånd mot vattenupptag, vilket visar potentialen hos sådant ytmodifierat trä i utomhusapplikationer. |
| وصف الملف: | electronic |
| URL الوصول: | https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-323747 https://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:1736228/FULLTEXT01.pdf |
| قاعدة البيانات: | SwePub |
| الوصف غير متاح. |