CN105619558A - 有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法 - Google Patents

有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105619558A
CN105619558A CN201610114880.4A CN201610114880A CN105619558A CN 105619558 A CN105619558 A CN 105619558A CN 201610114880 A CN201610114880 A CN 201610114880A CN 105619558 A CN105619558 A CN 105619558A
Authority
CN
China
Prior art keywords
functional reagent
preparation
organic
super
wood
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610114880.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105619558B (zh
Inventor
李永峰
董晓英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Agricultural University
Original Assignee
Shandong Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Agricultural University filed Critical Shandong Agricultural University
Priority to CN201610114880.4A priority Critical patent/CN105619558B/zh
Publication of CN105619558A publication Critical patent/CN105619558A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105619558B publication Critical patent/CN105619558B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02—Processes; Apparatus
    • B27K3/12—Impregnating by coating the surface of the wood with an impregnating paste
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/20—Removing fungi, molds or insects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/30—Fireproofing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/50—Ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/70—Hydrophobation treatment

Abstract

有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，它涉及一种木材改性剂的制备方法。本发明是为了解决现有木材的改性剂毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、污染环境、功能单一的技术问题。方法：将有机烷氧基硅烷、去离子水和无水乙醇混合；加入功能试剂A反应；加入功能试剂B反应；加入含氟硅烷偶联剂反应；加入水性含氟高分子化合物、固化剂、功能试剂C，搅拌，即得改性剂；利用本发明改性剂改性后的木材表面静态水接触角可以高达150°以上、滚动角小于10°；改性木材表面的食用油接触角高达120°以上，具有疏油特性；且改性木材的防腐杀菌性能提高90％以上，耐候性提高了10倍，阻燃性能也有明显改善。本发明属于木材改性剂的制备领域。

Description

有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种木材改性剂的制备方法。
背景技术
木材因其独特的组成成分和具有的蜂窝状多孔结构而易吸水致膨胀变形，易解水致开裂翘曲，易受霉菌侵蚀致腐朽降解，易受火、侯影响致光热降解等。为延长木材的使用寿命、提高其防水、防腐、耐候、阻燃等耐久性，人们对天然的木材进行改性，现有的对木材改性的方法有以下几种：一、利用乙烯基单体(申请号为200710072699.2的中国专利)或杂环可聚合单体(在中国的公布号为CN1671526A的国际专利)形成聚合物处理木材，使木材的力学性能提高的同时部分改善耐久性，但这种方法使用的改性剂或毒性高或后期释放气体或致使木材脆性高，且几乎没有阻燃防腐耐候等功能；即便在此基础上添加各种阻燃、防腐、防水和耐候改性剂，耐久性改善效果也欠理想，造成成本过高；二、利用晶体铜盐(申请号为200480023283.6的中国专利)注入木材的孔结构内或木材表面，使木材具有防腐性能、阻燃性能，这种方法易改变木材颜色、使用的水性溶剂易流失而造成环境污染和改性效力的丧失；或者以氨类化合物、含磷化合物、醛类化合物等(申请号为200610051758.3的中国专利)注入木材的孔结构内或木材表面，使木材具有防腐性能、阻燃性能等，这类方法的改性剂或有异味或释放甲醛、毒性高，且易溶于水而流失造成功能丧失，无室外耐候性能导致木材表面降解等；三、利用硅氧烷前驱体处理木材细胞腔(申请号为200710050082.0的中国专利)或细胞壁(申请号为200710122002.8的中国专利)，使木材的热稳定性、尺寸稳定性得到改善，这种方法操作过程复杂，且无法同步显著提高木材防腐、防水、阻燃和耐候等性能；四、利用蜂蜡处理木材赋予木材疏水性(申请号为200810030688.2的中国专利)，但蜂蜡热稳定性差、疏水效力不能持久；且对木材阻燃、防腐和耐候等性能几乎无有益改善；五、近年来，新兴的颠覆性革新技术—纳米超疏水仿生荷叶自清洁技术，得到广泛认可和深入研究，可以使木材从根本上防水，是一种非常有应用前景的新技术，但无法同步赋予木材防水、防油污染、阻燃、杀菌防霉、室外耐光候等，尚存在不同程度的问题。如利用在木材表面生成纳米TiO2(申请号为200910310793.6的中国专利)赋予木材疏水特性，但处理方法复杂，条件要求苛刻，且一定程度上因TiO2的光催化活性致木材光降解加速、耐候性显著降低；如利用纳米颗粒(SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO等)直接(申请号为201410139161.9、201510258918.0)或表面改性(申请号为201410192253.3)后，直接喷涂于木材表面(申请号为201510413485.1)，或与聚合物(申请号为201310395663.3、201410653342.3、201410006256.3)改性制备成涂料，再经表面涂饰或浸注于木材中，赋予木材超疏水自清洁特性，但纳米颗粒在聚合物中分散不均匀，致使赋予木材的超疏水效果欠佳，且无杀菌防霉和耐候特性；如利用纳米颗粒的前驱体—有机硅烷(正硅酸乙酯、三氯硅烷等)、有机钛烷(钛酸四丁酯)等通过溶胶-凝胶法制备纳米SiO2、TiO2的溶胶(申请号为201210466649.3/201510508485.X)，再与聚合物(申请号为201010223126.7)复合，但因原位生成的纳米颗粒与聚合物的表面能差异大，而无法构筑纳米颗粒均匀分散且杂化体表面能低的涂层，致使疏水效果不够理想，且无防腐杀菌阻燃耐候等功能；尽管利用含氟聚合物(申请号为201010590203.2、201210383399.7)或含氟硅氧烷表面改性(申请号为201510472473.6)可以有效解决上述专利尚存在的耐候和超疏水自清洁问题，但申请号为201010590203.2的发明专利所述的纳米颗粒存在分散性问题，且涂层所需溶剂为油溶性化学物质，具有VOC释放大、污染环境的问题；申请号为201210383399.7的发明专利所述的纳米二氧化硅溶胶未经表面修饰处理，致使其表面能高、与低表面能的含氟聚合物的界面相容性差，导致疏水效果欠佳，且无阻燃杀菌等功能；申请号为201510472473.6的发明专利所述的含氟硅聚合物微纳米乳液中没有成膜物质，涂膜的耐久性欠佳，且无杀菌防霉阻燃等功能。
以上的这些方法的改性剂或是毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、VOC释放大污染环境、操作过程复杂、成本高，或是纳米颗粒的原位分散性差致使超疏水效果欠佳，或是只能改善木材的防水单一性能，而多种试剂复合时又往往影响彼此间的相互效力，且增加木材处理的步骤和成本等，尚无一种操作简单、环境友好、成本低廉、多功能(防水、防油、杀菌防霉、阻燃、耐候等)复合的木材改性试剂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有木材的改性剂毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、污染环境、功能单一的技术问题，而提供了一种有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法。
有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法按照以下步骤进行：
一、按质量百分比分别称取2％-10％的有机烷氧基硅烷、10％-40％的去离子水、50％-88％的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物；
二、加入功能试剂A调节pH值，在一定温度下磁力搅拌一定时间；
步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物，调节pH值为2.5-5，在25℃-80℃磁力搅拌0.5h-24h；
步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物，调节pH值为7.5-9，对应的反应温度为20℃-30℃和时间为0.1h-12h；
三、加入功能试剂B再次调节pH值为5-6；
步骤三中所述的功能试剂B与步骤二中的功能试剂A对应匹配：
当步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为2-氨基-2-甲基-1-丙醇与硼砂的组合物；其中，2-氨基-2-甲基-1-丙醇占组合物总质量的50％-70％，硼砂占组合物总质量的30％-50％；
或者当步骤二中所述的功能试剂A为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为草酸与硼酸的组合物；其中，草酸占组合物总质量的50％-70％，硼酸占组合物总质量的30％-50％；
四、加入含氟硅烷偶联剂，含氟硅烷偶联剂的加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1％-1％，在20℃-60℃磁力搅拌0.5h-24h；
五、加入水性含氟高分子化合物、固化剂、功能试剂C，室温下搅拌均匀后，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂；
水性含氟高分子化合物加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1％-1％，固化剂加入量为含氟高分子化合物质量的0.5％-1％，功能试剂C加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的1％-5％；
步骤五所述的功能试剂C为双氰胺、磷酸氢二铵及磷酸二氢铵中的一种或任意几种任意比例的组合。
步骤一中所述的有机烷氧基硅烷为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。
步骤四中所述含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷或十七氟硅基三乙氧基硅烷。
步骤五中所述的水性含氟高分子化合物为水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)或其与水性氟硅改性丙烯酸树脂、水性硅丙乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中一种或任意几种任意比例的组合；其中，为组合物时，FEVE占总质量的50％-70％；其余树脂占总质量的30％-50％，彼此间任意比例。
其中，水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物购买自日照弗尔曼新材料科技有限公司，商品名称为FEVE。水性氟硅改性丙烯酸树脂、水性硅丙乳液和水性聚氨酯改性丙烯酸树脂，皆购自中联弗曼科技(北京)有限公司。
步骤五所述的固化剂为己二酸二酰肼或其与六亚甲基二异氰酸酯的组合；其中，当步骤五所述的水性含氟高分子化合物为水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物时，对应的固化剂为己二酸二酰肼；当步骤五所述的水性含氟高分子化合物为水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物与水性氟硅改性丙烯酸树脂、水性硅丙乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中一种或多种的组合时，对应的固化剂为己二酸二酰肼和六亚甲基二异氰酸酯的组合；其中己二酸二酰肼和六亚甲基二异氰酸酯的质量比为7:3。
改性木材的方法：
将有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂直接喷涂到木材表面，或将有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂与木材一并加入到反应罐中，在0.5MPa-1MPa压力条件下保持压力10-30min，将多功能木材改性剂浸注入木材中，最后将表面喷涂处理后或浸注处理后的木材置于20℃-80℃温度下陈放1h-24h后即得改性木材，它的微观结构呈现微纳米层次结构，基底为疏水膜聚合物覆盖，与荷叶微观结构相似，从而具有超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候的综合功能，在室内外具有广泛用途，甚至可作家具防水底漆。
本发明解决了现有的木材改性方法的改性剂毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、VOC释放大污染环境、操作过程复杂、成本高、功能单一的问题，而提供的一种基于有机-无机杂化纳米复合技术的操作简单、环境友好、成本低廉、多功能(防水、防油、杀菌防霉、阻燃、耐候等)复合的改性试剂和木材改性处理方法。有机-无机杂化纳米复合技术兼具了纳米无机体的纳米特性、热稳定性和有机体的韧性、成膜特性及有机体与无机体复合的协同效应，赋予复合材料优异的性能和独特的功能。因此，利用有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂改性后的木材表面静态水接触角可以高达150°以上、滚动角小于10°，具有超疏水自清洁特性；改性木材表面的食用油接触角高达120°以上，具有疏油特性；且改性木材的防腐杀菌性能提高90％以上，耐候性提高了10倍，阻燃性能也有明显改善。
附图说明
图1是实验一中改性后木材的横切面扫描电镜图片；
图2是实验一中改性后木材横切面的水接触角图片；
图3是实验一中改性后木材横切面的食用油接触角图片；
图4是实验一中经室外90天耐候实验后改性木材横切面的水接触角图片；
图5是实验二中改性后木材的纵切面扫描电镜图片；
图6是实验二中改性后木材横切面的水接触角图片；
图7是实验二中改性后木材横切面的食用油接触角图片；
图8是实验二中经室外90天耐候实验后改性木材横切面的水接触角图片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法按照以下步骤进行：
一、按质量百分比分别称取2％-10％的有机烷氧基硅烷、10％-40％的去离子水、50％-88％的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物；
二、加入功能试剂A调节pH值，在一定温度下磁力搅拌一定时间；
步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物，调节pH值为2.5-5，在25℃-80℃磁力搅拌0.5h-24h；
步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物，调节pH值为7.5-9，对应的反应温度为20℃-30℃和时间为0.1h-12h；
三、加入功能试剂B再次调节pH值为5-6；
步骤三中所述的功能试剂B与步骤二中的功能试剂A对应匹配：
当步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为2-氨基-2-甲基-1-丙醇与硼砂的组合物；其中，2-氨基-2-甲基-1-丙醇占组合物总质量的50％-70％，硼砂占组合物总质量的30％-50％；
或者当步骤二中所述的功能试剂A为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为草酸与硼酸的组合物；其中，草酸占组合物总质量的50％-70％，硼酸占组合物总质量的30％-50％；
四、加入含氟硅烷偶联剂，含氟硅烷偶联剂的加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1％-1％，在20℃-60℃磁力搅拌0.5h-24h；
五、加入水性含氟高分子化合物、固化剂、功能试剂C，室温下搅拌均匀后，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂；
水性含氟高分子化合物加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1％-1％，固化剂加入量为含氟高分子化合物质量的0.5％-1％，功能试剂C加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的1％-5％；
步骤五所述的功能试剂C为双氰胺、磷酸氢二铵及磷酸二氢铵中的一种或任意几种任意比例的组合。
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有机烷氧基硅烷为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。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四中所述含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷或十七氟硅基三乙氧基硅烷。其它与具体实施方式一或二之一相同。
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五所述的水性含氟高分子化合物为水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物或其与水性氟硅改性丙烯酸树脂、水性硅丙乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中一种或任意几种的组合。其它与具体实施方式一至三之一相同。
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五所述的固化剂为己二酸二酰肼或其与六亚甲基二异氰酸酯的组合。其它与具体实施方式一至四之一相同。
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一中按质量百分比分别称取5％的有机烷氧基硅烷、40％的去离子水、55％的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物。其它与具体实施方式一至五之一相同。
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二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种的组合，调节pH值为4，在30℃-60℃磁力搅拌5h-20h。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者的组合，调节pH值为8，对应的反应温度为22℃-27℃和时间为0.5h-5h。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中功能试剂B为质量百分含量为70％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇与质量百分含量为30％的硼砂构成的组合物。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤三中功能试剂B为质量百分含量为70％的草酸与质量百分含量为30％的硼酸构成的组合物。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法：
一、按质量百分比分别称取4％的正硅酸乙酯、40％去离子水、56％无水乙醇，混合后室温磁力搅拌5分钟；
二、然后加入冰乙酸(HAc)调节pH值至3.5，在60℃下磁力搅拌0.5h后；
三、加入功能试剂B，功能试剂B是2-氨基-2-甲基-1-丙醇与硼砂质量比为7:3的组合物，再次调节pH值至5；
四、加入占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.1％的十七氟硅基三甲氧基硅烷，于60℃温度下磁力搅拌0.5h后；
五、再加入占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量1％的水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)、占FEVE质量0.5％的固化剂己二酸己二酰肼、占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量5％的磷酸氢二胺，搅拌均匀，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂。
改性木材的方法：
将有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂直接喷涂到实体杨木表面，喷涂量为100g/m2，然后室温晾置24h，即得超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材。
改性后木材横切面呈明显的微纳米粗糙结构，细胞壁上有纳米颗粒状含硅化合物(图1)，表面疏水接触角可以高达150.6°(图2)、滚动角10°，食用油接触角高达122.9°(图3)；且改性木材被褐腐菌侵蚀的失重率较未处理木材降低了90.8％、木材表面无明显霉变，表明改性木材的防霉杀菌性能得到了显著提高；经室外放置90天耐候实验，其横切面的水接触角仍可达144.2°(图4)，木材表面无明显颜色改变，而作对照的未处理木材的表面出现明显沟槽、开裂状，颜色呈浅灰色，表明改性木材的耐候性显著改善；锥形量热仪测试的热释放速率峰值较未处理木材提高了20％，氧指数较未处理木材提高了7.2，阻燃性能有明显改善。
实验二：
有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法：
一、按质量百分比分别称取5％的正硅酸乙酯、20％去离子水、80％无水乙醇，室温磁力搅拌5分钟；
二、然后加入氨水调节pH值至8.5，在25℃室温下磁力搅拌10min后；
三、加入功能试剂B，功能试剂B是草酸与硼酸质量比为7:3的组合物，再次调节pH值至6；
四、然后加入占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.2％的十七氟硅基三乙氧基硅烷，于25℃温度下磁力搅拌10h后；
五、再加入占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.5％的水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)、占FEVE质量0.5％的固化剂己二酸己二酰肼、占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.2％的水性聚氨酯改性丙烯酸树脂和占水性聚氨酯改性丙烯酸树脂质量0.5％的六亚甲基二异氰酸酯固化剂、占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量2.5％的磷酸二氢胺、1.0％的磷酸氢二胺和1.5％的双氰胺，搅拌均匀，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂；
改性木材的方法：
将有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂通过空气压力浸注入实体杨木木材，所用压力条件为空气气压0.8MPa，并保持压力10min，然后缷压后将木材置于常温常压下陈放24h，即得超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材。改性后木材纵切面呈明显的微纳米粗糙结构，细胞壁上有明显的纳米颗粒状含硅化合物(图5)，表面疏水接触角可以高达151.7°(图6)、滚动角8°，食用油接触角高达127.8°(图7)；且改性木材被褐腐菌侵蚀的失重率较未处理木材降低了93.1％、木材表面无明显霉变，表明改性木材的防霉杀菌性能得到了显著提高；经室外放置90天耐候实验，其横切面的水接触角仍可达146.9°(图8)，木材表面无明显颜色改变，而作对照的未处理木材的表面出现明显沟槽、开裂状，颜色呈浅灰色，表明改性木材的耐候性显著改善；锥形量热仪测试的热释放速率峰值较未处理木材提高了22％，氧指数较未处理木材提高了8.9，阻燃性能有明显改善。

Claims (10)

1.有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法按照以下步骤进行：
一、按质量百分比分别称取2％-10％的有机烷氧基硅烷、10％-40％的去离子水、50％-88％的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物；
二、加入功能试剂A调节pH值，在一定温度下磁力搅拌一定时间；
步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物，调节pH值为2.5-5，在25℃-80℃磁力搅拌0.5h-24h；
步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物，调节pH值为7.5-9，对应的反应温度为20℃-30℃和时间为0.1h-12h；
三、加入功能试剂B再次调节pH值为5-6；
步骤三中所述的功能试剂B与步骤二中的功能试剂A对应匹配：
当步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为2-氨基-2-甲基-1-丙醇与硼砂的组合物；其中，2-氨基-2-甲基-1-丙醇占组合物总质量的50％-70％，硼砂占组合物总质量的30％-50％；
或者当步骤二中所述的功能试剂A为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为草酸与硼酸的组合物；其中，草酸占组合物总质量的50％-70％，硼酸占组合物总质量的30％-50％；
四、加入含氟硅烷偶联剂，含氟硅烷偶联剂的加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1％-1％，在20℃-60℃磁力搅拌0.5h-24h；
五、加入水性含氟高分子化合物、固化剂、功能试剂C，室温下搅拌均匀后，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂；
水性含氟高分子化合物加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1％-1％，固化剂加入量为含氟高分子化合物质量的0.5％-1％，功能试剂C加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的1％-5％；
步骤五所述的功能试剂C为双氰胺、磷酸氢二铵及磷酸二氢铵中的一种或任意几种任意比例的组合。
2.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的有机烷氧基硅烷为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。
3.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤四中所述含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷或十七氟硅基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤五所述的水性含氟高分子化合物为水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物或其与水性氟硅改性丙烯酸树脂、水性硅丙乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中一种或任意几种的组合。
5.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤五所述的固化剂为己二酸二酰肼或其与六亚甲基二异氰酸酯的组合。
6.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤一中按质量百分比分别称取5％的有机烷氧基硅烷、40％的去离子水、55％的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物。
7.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种的组合，调节pH值为4，在30℃-60℃磁力搅拌5h-20h。
8.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者的组合，调节pH值为8，对应的反应温度为22℃-27℃和时间为0.5h-5h。
9.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤三中功能试剂B为质量百分含量为70％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇与质量百分含量为30％的硼砂构成的组合物。
10.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤三中功能试剂B为质量百分含量为70％的草酸与质量百分含量为30％的硼酸构成的组合物。
CN201610114880.4A 2016-03-01 2016-03-01 有机‑无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法 Active CN105619558B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610114880.4A CN105619558B (zh) 2016-03-01 2016-03-01 有机‑无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610114880.4A CN105619558B (zh) 2016-03-01 2016-03-01 有机‑无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105619558A true CN105619558A (zh) 2016-06-01
CN105619558B CN105619558B (zh) 2017-03-22

Family

ID=56035083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610114880.4A Active CN105619558B (zh) 2016-03-01 2016-03-01 有机‑无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105619558B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106272773A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 北京林业大学 一种超疏水木材及其制备方法
CN106363741A (zh) * 2016-10-24 2017-02-01 西南林业大学 一种木材表面的改性剂及改性方法
CN107398972A (zh) * 2017-09-11 2017-11-28 阜南县猛发工艺品有限公司 一种提高钩叶藤材韧性的加工方法
CN107502103A (zh) * 2017-09-22 2017-12-22 苏州振振好新型建材科技有限公司 一种户外用高耐候水性氟硅罩面漆及其制备方法
CN108295413A (zh) * 2018-02-08 2018-07-20 中国科学技术大学 一种疏水疏油abc类超细干粉灭火剂基材磷酸铵盐的制备方法
CN108517161A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 西北大学 超疏水疏油涂料及其制备方法、超疏水疏油涂膜
CN109554930A (zh) * 2018-11-14 2019-04-02 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 具有疏水性聚磷酸铵的制备方法
CN109795001A (zh) * 2019-02-25 2019-05-24 山东农业大学 湿度刺激响应型透明纤维素膜驱动器的制备方法
CN109880173A (zh) * 2018-11-30 2019-06-14 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 磷氮型无卤膨胀阻燃剂的表面改性方法及其应用
CN110283529A (zh) * 2019-06-06 2019-09-27 四川大学 一种阻燃抗菌透明的超双疏涂料及其制备方法和应用
CN111094183A (zh) * 2017-07-28 2020-05-01 法国原子能及替代能源委员会 制备新型醛和/或酮捕集器和过滤器
CN111109859A (zh) * 2019-12-20 2020-05-08 肇庆市现代筑美家居有限公司 一种节约空间的可伸展式餐桌
CN114673013A (zh) * 2022-03-29 2022-06-28 苏州瑞高新材料有限公司 一种改性tpu、改性tpu合成革及其制备方法
CN114946868A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 广西国旭林业发展集团股份有限公司 一种人造板用防霉剂及其制备方法
CN115010932A (zh) * 2022-07-20 2022-09-06 上海睿思畅科技发展有限公司 一种疏水疏油的含氟微球及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109822703B (zh) * 2019-02-25 2021-02-26 山东农业大学 室温固化型木材多功能改性剂的制备方法及木材改性方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002078865A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Sgt Holdings Llc Process and composition for treating wood
JP2009102503A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Korea Electrotechnology Research Inst 高分子樹脂と疎水化された無機物とで形成された有無機ハイブリッドゾル溶液の製造方法、およびこれにより製造された材料
CN101905472A (zh) * 2010-07-19 2010-12-08 南京林业大学 硅-硼溶胶改性杨木纤维的方法
CN101905471A (zh) * 2010-08-18 2010-12-08 东北林业大学 木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法
CN102001117A (zh) * 2010-10-21 2011-04-06 东北林业大学 疏水性木材的制备方法
CN102977291A (zh) * 2012-11-01 2013-03-20 中科院广州化学有限公司 一种可交联型含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用
CN105148563A (zh) * 2015-08-12 2015-12-16 华南农业大学 湿度响应性超亲水超疏油油水分离膜及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002078865A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Sgt Holdings Llc Process and composition for treating wood
JP2009102503A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Korea Electrotechnology Research Inst 高分子樹脂と疎水化された無機物とで形成された有無機ハイブリッドゾル溶液の製造方法、およびこれにより製造された材料
CN101905472A (zh) * 2010-07-19 2010-12-08 南京林业大学 硅-硼溶胶改性杨木纤维的方法
CN101905471A (zh) * 2010-08-18 2010-12-08 东北林业大学 木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法
CN102001117A (zh) * 2010-10-21 2011-04-06 东北林业大学 疏水性木材的制备方法
CN102977291A (zh) * 2012-11-01 2013-03-20 中科院广州化学有限公司 一种可交联型含氟聚合物及其在制备超双疏表面中的应用
CN105148563A (zh) * 2015-08-12 2015-12-16 华南农业大学 湿度响应性超亲水超疏油油水分离膜及其制备方法和应用

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106272773A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 北京林业大学 一种超疏水木材及其制备方法
CN106363741A (zh) * 2016-10-24 2017-02-01 西南林业大学 一种木材表面的改性剂及改性方法
CN106363741B (zh) * 2016-10-24 2018-08-28 西南林业大学 一种木材表面的改性剂及改性方法
CN111094183A (zh) * 2017-07-28 2020-05-01 法国原子能及替代能源委员会 制备新型醛和/或酮捕集器和过滤器
CN107398972A (zh) * 2017-09-11 2017-11-28 阜南县猛发工艺品有限公司 一种提高钩叶藤材韧性的加工方法
CN107502103A (zh) * 2017-09-22 2017-12-22 苏州振振好新型建材科技有限公司 一种户外用高耐候水性氟硅罩面漆及其制备方法
CN108295413A (zh) * 2018-02-08 2018-07-20 中国科学技术大学 一种疏水疏油abc类超细干粉灭火剂基材磷酸铵盐的制备方法
CN108517161A (zh) * 2018-04-08 2018-09-11 西北大学 超疏水疏油涂料及其制备方法、超疏水疏油涂膜
CN108517161B (zh) * 2018-04-08 2020-12-25 西北大学 超疏水疏油涂料及其制备方法、超疏水疏油涂膜
CN109554930B (zh) * 2018-11-14 2021-04-30 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 具有疏水性聚磷酸铵的制备方法
CN109554930A (zh) * 2018-11-14 2019-04-02 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 具有疏水性聚磷酸铵的制备方法
CN109880173A (zh) * 2018-11-30 2019-06-14 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 磷氮型无卤膨胀阻燃剂的表面改性方法及其应用
CN109880173B (zh) * 2018-11-30 2021-02-26 杭州捷尔思阻燃化工有限公司 磷氮型无卤膨胀阻燃剂的表面改性方法及其应用
CN109795001A (zh) * 2019-02-25 2019-05-24 山东农业大学 湿度刺激响应型透明纤维素膜驱动器的制备方法
CN110283529A (zh) * 2019-06-06 2019-09-27 四川大学 一种阻燃抗菌透明的超双疏涂料及其制备方法和应用
CN111109859A (zh) * 2019-12-20 2020-05-08 肇庆市现代筑美家居有限公司 一种节约空间的可伸展式餐桌
CN114673013A (zh) * 2022-03-29 2022-06-28 苏州瑞高新材料有限公司 一种改性tpu、改性tpu合成革及其制备方法
CN114946868A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 广西国旭林业发展集团股份有限公司 一种人造板用防霉剂及其制备方法
CN114946868B (zh) * 2022-06-29 2024-03-26 广西国旭林业发展集团股份有限公司 一种人造板用防霉剂及其制备方法
CN115010932A (zh) * 2022-07-20 2022-09-06 上海睿思畅科技发展有限公司 一种疏水疏油的含氟微球及其制备方法
CN115010932B (zh) * 2022-07-20 2023-11-03 上海睿思畅科技发展有限公司 一种疏水疏油的含氟微球及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105619558B (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105619558A (zh) 有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法
CN107573845B (zh) 一种有机硅超耐候型抗开裂防腐涂料
CN110229601A (zh) 氟碳涂料及其制备方法和涂装方法
CN107141992B (zh) 一种超疏水透明涂覆液及其制备方法
CN105765105B (zh) 用于家用设备和建筑材料的不可燃彩色钢板及其制造方法
CN112920667B (zh) 有机-无机抗菌防污内墙涂料及其制备方法
CN113861731B (zh) 一种具有防火自清洁功能的建筑涂料面漆及其制备方法
CN105666613A (zh) 超疏水疏油杀菌阻燃耐候磁性功能木材的制备方法
CN108299880A (zh) 一种水性超双疏涂料及其制备方法和应用
CN111019416A (zh) 一种外墙防火反射隔热无机涂料及其制备方法
CN101012348A (zh) 一种高分子防腐涂料及其制备方法
CN112680014A (zh) 一种反射隔热水包砂涂料及其制备方法
CN114273188B (zh) 一种氟碳铝单板及其制备方法
CN105348875B (zh) 一种铝溶胶改性钠水玻璃无机内墙涂料
CN110746798A (zh) 一种防凝露无机硅酸盐内墙涂料及其制备方法
KR101131802B1 (ko) 기능성 도료 조성물, 그 제조 방법 및 이를 이용한 코팅 방법
CN107214799A (zh) 一种化学改性硅灰基阻燃木材复合涂料
CN110343447A (zh) 一种高温耐腐蚀改性剂的制备方法
CN109266188A (zh) 一种防腐蚀水性涂料及其制备方法
CN115181489A (zh) 一种吸音涂料及其制备方法和应用
CN113337162A (zh) 一种古建筑修复用涂料及其制备方法
CN110093075B (zh) 一种涂料、涂层及制品
CN102838894B (zh) 高性能涂料的制备方法
CN110272683A (zh) 一种耐磨超疏水涂料及其制备方法和制备涂层的方法
CN105885673A (zh) 一种水性耐污可紫外光固化金属涂料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20160601

Assignee: SIHONG INOVO WOOD INDUSTRY CO., LTD.

Assignor: Shandong Agricultural University

Contract record no.: 2018370000001

Denomination of invention: Preparation method of organic-inorganic hybrid super-hydrophobic and oleophobic wood modifier with mold-proof, sterilization, anti-flaming and weather-proof properties

Granted publication date: 20170322

License type: Common License

Record date: 20180112

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract