CN103624853B - 一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，本发明涉及表面亲疏可逆开关的制备方法。本发明要解决现有木材表面进行修饰的方法存在不能同时具有亲水性和疏水性，且不具有自清洁功能的问题。方法：将木材放置在硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水的混合液中反应，即得到具有亲水性表面的木材，然后将具有亲水性表面的木材放置在十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的混合液中反应，即得具有疏水性表面的木材，再将具有疏水性表面的木材放置在紫外灯下照射即得到具有亲水性的木材，最后将具有亲水性的木材放置在黑暗中，即得到具有疏水性的木材。本发明用于木材表面亲疏可逆开关的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及表面亲疏可逆开关的制备方法。
背景技术
表面浸润性是固体材料的重要属性之一，在防雾、自清洁、光催化、油水分离等领域均扮演着重要角色。材料表面的浸润性大小可由接触角衡量，接触角>90°的定义为疏水，<90°的为亲水。具有特殊亲水、疏水性表面性质的材料在许多工业应用中起到关键性的作用，因此越来越多的研究者致力于了解和控制材料表面浸润性行为的研究。木材是一种对环境条件敏感的物质，其生物学属性决定了它在利用中易出现一些问题，如易吸湿变形、易发霉、易被腐蚀和虫蛀、易光变色等。为了获得稳定的使用效能和长久的使用寿命，对木材表面进行修饰，对木材在使用前必须进行适当的保护和改良处理。
综上所述，现有木材表面进行修饰的方法存在不能同时具有亲水性和疏水性，且不具有自清洁功能的问题。
发明内容
本发明要解决现有木材表面进行修饰的方法存在不能同时具有亲水性和疏水性，且不具有自清洁功能的问题，而提供一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法。
一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌10min～30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%～10%的盐酸溶液调节pH至1～7或滴加质量百分数为0.5%～10%的氢氧化钠水溶液pH至7～14，然后将木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为50℃～180℃下反应1h～24h，用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为40℃～80℃下干燥8h～24h，即得到具有亲水性表面的木材；
所述的混合液中硼酸的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～11mol/L；所述的混合液中氟钛酸铵的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～11mol/L；
二、将十八烷基三氯硅烷与无水乙醇混合均匀，然后将步骤一得到的具有亲水性表面的木材放入十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的混合液中，并磁力搅拌5h～24h，然后在温度为40℃～60℃下干燥10h～20h，即得具有疏水性表面的木材；
所述的十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为(0.001～0.1):1；
三、将步骤二得到的具有疏水性表面的木材放置在波长小于387.5nm的紫外灯下照射1h～210h，即得到具有亲水性的木材；
四、将步骤三得到的具有亲水性的木材放置在黑暗中1d～60d，即得到具有疏水性的木材。
本发明的有益效果是：本发明制备的亲疏可逆转换木材稳定性好，能够有效地实现亲疏水可逆转换，形成智能“开关”，使得木材具有自清洁等优越性能。
本发明用于一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法。
附图说明
图1是实施例一所制备的木材表面亲疏水可逆转换图片；
图2是实施例一所制备的具有亲水性TiO2/木材结构的扫描电镜图；
图3是实施例一所制备的具有疏水性TiO2/木材结构的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法具体是按照以下步骤进行的：
一、将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌10min～30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%～10%的盐酸溶液调节pH至1～7或滴加质量百分数为0.5%～10%的氢氧化钠水溶液pH至7～14，然后将木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为50℃～180℃下反应1h～24h，用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为40℃～80℃下干燥8h～24h，即得到具有亲水性表面的木材；
所述的混合液中硼酸的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～11mol/L；所述的混合液中氟钛酸铵的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～11mol/L；
二、将十八烷基三氯硅烷与无水乙醇混合均匀，然后将步骤一得到的具有亲水性表面的木材放入十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的混合液中，并磁力搅拌5h～24h，然后在温度为40℃～60℃下干燥10h～20h，即得具有疏水性表面的木材；
所述的十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为(0.001～0.1):1；
三、将步骤二得到的具有疏水性表面的木材放置在波长小于387.5nm的紫外灯下照射1h～210h，即得到具有亲水性的木材；
四、将步骤三得到的具有亲水性的木材放置在黑暗中1d～60d，即得到具有疏水性的木材。
二氧化钛是一种重要的无机半导体功能材料，是当前纳米材料科学研究的重点和热点，具有光催化、光降解、自清洁、超亲水等性质，在木材表面生长二氧化钛，从而在木材表面进行修饰，使得木材具有疏水性，经紫外光照射后表面由疏水性变为亲水性，获得一种木材表面亲疏可逆开关。
本实施方式的有益效果是：本实施方式制备的亲疏可逆转换木材稳定性好，能够有效地实现亲疏水可逆转换，形成智能“开关”，使得木材具有自清洁等优越性能。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的木材为针叶材或阔叶材。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中所述的混合液中硼酸的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～10mol/L；步骤一中所述的混合液中氟钛酸铵的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～10mol/L。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中再向混合液中滴加质量百分数为1%～8%的盐酸溶液调节pH至1～7或滴加质量百分数为1%～8%氢氧化钠水溶液pH至7～10。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述的十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为(0.01～0.1):1。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中将步骤二得到的具有疏水性表面的木材放置在波长小于387.5nm紫外灯下照射1h～200h，即得到具有亲水性的木材。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中将步骤三得到的具有亲水性的木材放置在黑暗中1d～40d，即得到具有疏水性的木材。其它与具体实施方式一至六相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例所述的一种杨木表面亲疏可逆开关的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为5%的盐酸，调节PH至4，然后将杨木放置在调节PH后的混合液中，并在温度为100℃下反应6h，用去离子水清洗反应后的杨木，并在温度为60℃下干燥24h，即得到具有亲水性表面的杨木；
所述的混合液中硼酸的摩尔质量浓度为1mol/L；所述的混合液中氟钛酸铵的摩尔质量浓度为1mol/L；
二、将十八烷基三氯硅烷与无水乙醇混合均匀，然后将步骤一得到的具有亲水性表面的杨木放入十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的混合液中，并磁力搅拌24h，然后温度为60℃下干燥24h，即得具有疏水性表面的杨木；
所述的十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为0.02:1；
三、将步骤二得到的具有疏水性表面的杨木放置在紫外灯下照射8h，即得到具有亲水性的杨木；
四、将步骤三得到的具有亲水性的杨木放置在黑暗中30d，即得到具有疏水性的杨木。
实施例一实现的木材表面亲疏水可逆转换图片如图1所示，由图可知，在紫外照射下TiO2/杨木为亲水性，在黑暗下放置TiO2/杨木为疏水性，且亲疏性可相互转换。
实施例一所制备的具有亲水性TiO2/杨木结构的扫描电镜图如图2所示，由图可知，TiO2纳米薄膜在杨木表面均匀覆盖，且TiO2为球形，因此可以证明TiO2可以附着在杨木表面上，表面具有亲水性；
实施例一所制备的具有疏水性TiO2/杨木结构的扫描电镜图如图3所示，由图可知，TiO2纳米薄膜结构改变，粗糙度增加，因此可以证明表面具有疏水性。
Claims (5)
1.一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，其特征在于一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法是按照以下步骤进行的：
一、将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌10min～30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1％～10％的盐酸溶液调节pH至1～7或滴加质量百分数为0.5％～10％的氢氧化钠水溶液pH至7～14，然后将木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为50℃～180℃下反应1h～24h，用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为40℃～80℃下干燥8h～24h，即得到具有亲水性表面的木材；
所述的混合液中硼酸的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～10mol/L；所述的混合液中氟钛酸铵的摩尔质量浓度为0.0001mol/L～10mol/L；
二、将十八烷基三氯硅烷与无水乙醇混合均匀，然后将步骤一得到的具有亲水性表面的木材放入十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的混合液中，并磁力搅拌5h～24h，然后在温度为40℃～60℃下干燥10h～20h，即得具有疏水性表面的木材；
所述的十八烷基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为(0.01～0.1):1；
三、将步骤二得到的具有疏水性表面的木材放置在波长小于387.5nm的紫外灯下照射1h～210h，即得到具有亲水性的木材；
四、将步骤三得到的具有亲水性的木材放置在黑暗中1d～60d，即得到具有疏水性的木材。
2.根据权利要求1所述的一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，其特征在于步骤一中所述的木材为针叶材或阔叶材。
3.根据权利要求1所述的一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，其特征在于步骤一中再向混合液中滴加质量百分数为1％～8％的盐酸溶液调节pH至1～7或滴加质量百分数为1％～8％氢氧化钠水溶液pH至7～10。
4.根据权利要求1所述的一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤二得到的具有疏水性表面的木材放置在波长小于387.5nm紫外灯下照射1h～200h，即得到具有亲水性的木材。
5.根据权利要求1所述的一种木材表面亲疏可逆开关的制备方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的具有亲水性的木材放置在黑暗中1d～40d，即得到具有疏水性的木材。
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