Применение и характеристика нового ПВДФ

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3429 (2023) Цитировать эту статью

693 Доступа

Подробности о метриках

Покрытия на дереве иногда должны обеспечивать эстетическую и базовую защиту деревянных элементов и предотвращать развитие и передачу микроорганизмов. В настоящее время для этой цели уже предложено несколько полимеров, содержащих различные наночастицы. В исследовании представлен новый полимерный композит поли(винилиденфторид-ко-гексафторпропилен) (ПВДФ-ГФП)/поливинилпирролидон (ПВП) с нанонитями MoO3, способный образовывать покровные пленки на древесине. Пленки разработанного покрытия демонстрируют упругие свойства, которые зависят от толщины пленки покрытия (испытанные толщины влажной пленки (90, 180 и 360) мкм). Покрытие показало способность хорошо взаимодействовать с поверхностью древесины бука обыкновенного (Fagus sylvatica L.) по смачиванию (уголы смачивания 15,6°), быстрому растеканию по поверхности, хорошему проникновению покрытия в структуру древесины и формированию. пленок толщиной до 40 мкм с превосходной адгезией при отрыве (6 МПа). Повышенная шероховатость древесины, покрытой C + MoO3, была следствием травления древесины растворителем диметилформамидом, присутствующим в покрытии. Более того, присутствие C + MoO3 на древесине сделало ее значительно более гидрофобной: угол контакта воды увеличился до 123° с первоначальных 46°, измеренных на древесине без покрытия. Облучение деревянных поверхностей ультрафиолетовым светом привело к видимым изменениям цвета как непокрытой, так и окрашенной древесины. Древесина, покрытая C + MoO3, обладает хорошей устойчивостью к воде, спирту и сухому теплу (класс 3–4). Антимикробные испытания показали, что присутствие MoO3 в покрытии играет важную роль в устойчивости древесины с покрытием к синевым грибкам и развитию плесени. Разработанное покрытие PVDF-HFP/PVP/MoO3 обладает превосходной способностью взаимодействовать с поверхностью древесины и потенциально может использоваться в качестве защиты древесины в чувствительных средах.

Микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и плесень, присутствуют повсюду вокруг нас и колонизировали все среды обитания в мире, включая древесину и деревянные поверхности. Если условия окружающей среды подходят, эти организмы могут оставаться жизнеспособными и передаваться в течение значительного количества дней, если не месяцев1. Споры грибков в среде обитания передаются в основном от одного человека к другому через поток воздуха и при контакте с поверхностями, такими как двери, столешницы, сидения, ручки и т.п. В целом рост плесени обычно не влияет на механические свойства древесины, но если древесина остается влажной достаточно долгое время, дальнейшее развитие грибков может вызвать образование мягкой гнили, которая может ухудшить механические свойства древесины2. Более того, как сообщили Мёллер и коллеги3 и Виитанен и коллеги4, присутствие грибов и плесени, таких как Aspergillus sp. (например, Aspergillus fumigatus), Aureobasidium pullullans, Alternaria alternata, Cladosporium sp. (например, Cladosporium herbarum, Cladosporium sphaerospermum), Mucor sp., Penicillium sp. (например, Penicillium brevicompactum), Stachybotrus sp. (например, Stachybotrus atra), а также Fusarium solani, растущие на деревянных элементах, установленных в жилой среде, могут представлять серьезную угрозу для здоровья человека. Таким образом, антимикробная защита поверхностей помогает предотвратить распространение инфекций и заболеваний, вызываемых микроорганизмами, среди населения5.

Восприимчивость древесных материалов к заражению микробами можно определить путем наблюдения за ростом плесени и грибков на непокрытых или покрытых поверхностях6. В целом, каждое средство покрытия для обработки поверхности деревянных элементов должно отвечать нескольким основным требованиям. Чтобы успешно обеспечить ожидаемые функции защиты поверхности и желаемый эстетический вид, решающее значение имеет правильное взаимодействие между деревянной основой и покрытием7. Таким образом, хорошее смачивание деревянной основы, достаточное растекание и проникновение покрытия в структуру древесины определяют механическое сцепление и адгезию пленки покрытия с основой. В то же время на физические характеристики и свойства сопротивления сформированной поверхностной системы указывают гидрофобность поверхности, устойчивость к холодным жидкостям и изменениям внешнего вида поверхности, вызванным облучением ультрафиолетовым (УФ) светом.