Hydrophobicity and weathering resistance of wood treated with silane-modified protective systems

The study presents the hydrophobic effect of silane-modified protective systems on wood resistance to aging factors (water and UV radiation). This paper is focusedon conventional and low VOC emulsion systems for exterior use, which wereimproved with silanes such as methyltrimethoxysilane (MTMOS), aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMOS) and glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTMOS). The performance of the new protective systems, applied on pine wood by surface impregnation, was demonstrated through an accelerated weathering test and evaluated by contact angle, colour and gloss changes. The study showed improvement in the hydrophobicity and photostability of the protective systems modified with selected silanes. The highest protection from the accelerated weathering conditions was obtained using the treatment with a solvent-borne formulation with 5% AEAPTMOS and an alkyd emulsion with 5% MTMOS.

Celem pracy było zbadanie wpływu związków krzemoorganicznych wprowadzonych do modelowych systemów impregnacyjno-ochronnych na hydrofobowość i odporność powierzchni drewna na abiotyczne czynniki niszczące. Badania przeprowadzono na drewnie bielu sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Próbki drewna poddano impregnacji metodą powierzchniową wybranymi systemami impregnacyjno-ochronnymi bazującymi odpowiednio na żywicy alkidowej oraz mieszaninie olejów naturalnych z udziałem silanów w postaci metylotrimetoksysilanu (MTMOS), aminoetyloaminopropylotrimetoksysilanu (AEAPTMOS) oraz glicydoksypropylotrimetoksysilanu (GPTMOS). Zakres pracy obejmował ocenę właściwości fizykochemicznych opracowanych kompozycji, charakterystykę zwilżania oraz badania odporności na procesy starzeniowe zabezpieczonych powierzchni drewna. Do oceny jakości wyrobów i wymalowań zastosowano oznaczenie gęstości, lepkości i rozlewności. W celu określenia wpływu promieniowania UV i wody na badane systemy porównano takie właściwości jak zwilżalność, barwę oraz połysk przed i po ekspozycji na czynniki niszczące. Pomiarów dokonano odpowiednio po 5, 10, 15 i 20 cyklach starzeniowych. Na podstawie analizy wyników przeprowadzonych badań stwierdzono, że powierzchnia drewna sosny zabezpieczonego systemami impregnacyjno-ochronnymi z udziałem związków krzemoorganicznych (MTMOS, AEAPTMOS, GPTMOS) wykazała podwyższone właściwości hydrofobowe, a przez to zwiększoną odporność na promieniowanie UV i wodę. Powierzchnię drewna o najwyższej hydrofobowości oraz odporności na czynniki starzeniowe uzyskano poprzez impregnację systemem SB/olej z udziałem 5% AEAPTMOS oraz emulsją alkidową z udziałem 5% MTMOS. Opracowane systemy spełniały również wymagania kryterialne adsorpcyjnej teorii adhezji polimerów do drewna w odniesieniu do parametrów γS i Wa. Systemy pod względem aplikacyjnym wykazywały zwiększoną odporność na procesy fotodegradacji oraz stabilne walory estetyczno-dekoracyjne w warunkach starzenia.