CN106363741A - 一种木材表面的改性剂及改性方法 - Google Patents

一种木材表面的改性剂及改性方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106363741A
CN106363741A CN201610937686.6A CN201610937686A CN106363741A CN 106363741 A CN106363741 A CN 106363741A CN 201610937686 A CN201610937686 A CN 201610937686A CN 106363741 A CN106363741 A CN 106363741A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modifying agent
hydrochloric acid
wood
wood surface
timber
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
CN201610937686.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106363741B (zh
Inventor
解林坤
解子玉
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.)
Southwest Forestry University
Original Assignee
Southwest Forestry 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 Southwest Forestry University filed Critical Southwest Forestry University
Priority to CN201610937686.6A priority Critical patent/CN106363741B/zh
Publication of CN106363741A publication Critical patent/CN106363741A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106363741B publication Critical patent/CN106363741B/zh
Expired - Fee Related 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
    • B27K3/52—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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种木材表面的改性剂及改性方法，其中一种木材表面的改性剂由以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为2～8:0.5～3,本发明与现有的产品相比，所用复配液中的主要成分MTMS价格适中，制备方法简单易行，采用一步即可完成，适合工业化生产和应用；由本发明的方法处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹将不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。

Description

一种木材表面的改性剂及改性方法
技术领域
本发明属于木质材料领域，具体为一种木材表面的改性剂及改性方法。
背景技术
木材表面是加工利用的基础，是木材改性和利用最重要的部分。木材因光、热、水等外部环境的影响而劣化，劣化一般均从表面开始，然后逐渐向内部发展。如果对木材表面进行疏水化改性处理，能使木材表面免受真菌、细菌和昆虫的侵害，从而提高木材的耐久性和利用率，延长木材的使用寿命。使木材表面获得疏水性能传统的方法是采用树脂浸注处理、表面以清漆或涂料加以涂覆。这些传统的方法会对环境造成污染并影响木材本身所具有的美学特性(质朴自然的色泽、纹理及花纹)，而且疏水涂层的耐久性差。
发明内容
本发明提供了一种木材表面的改性剂及改性方法，本发明对木材进行处理，不仅赋予了木材表面疏水性，同时也使木材表面具有极其稳定的疏油性能。本方法处理的木材，使其具有“双疏”性能的同时，木材本身所具有的美学特性(质朴自然的色泽、纹理及花纹)将不受影响，适用于各种木质材料的表面“双疏”处理。
本发明的具体技术方案如下：一种木材表面的改性剂，由以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为2～8:0.5～3。
上述改性剂中，所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为4:1，所述盐酸的浓度为0.1mol/L。
上述的改性剂中，所述甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，对人体和环境更加健康环保。
上述的改性剂中，用于制备表面亲水疏油或同时疏水又疏油的木材。
本发明的另一面，一种木材表面的改性方法，包括以下步骤：
将甲基三甲氧基硅烷与盐酸按体积比为4:1进行混合得到复配液；
将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂；
将待改性木材置于改性剂中；
将木材从改性剂中取出并晾干得到改性木材。
上述的改性方法，其中，所述将甲基三甲氧基硅烷与盐酸的按体积比为4:1进行混合得到复配液的步骤中，所述盐酸的浓度为0.1mol/L。
上述的改性方法，其中，所述将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂的步骤中，将复配液置于盛有冰浴的超声波中进行水解得到改性剂，其水解时间为5min至480min。
上述的改性方法，其中，所述将待改性木材置于改性剂中的步骤中，置于改性剂中的时间为2min至8min。
本发明提供了一种木材表面的改性剂及改性方法，具有以下有益效果：1、本发明对木材进行处理，不仅赋予了木材表面疏水性，同时也使木材表面具有极其稳定的疏油性能；2、本方法处理的木材，使其具有“双疏”性能的同时，木材本身所具有的美学特性(质朴自然的色泽、纹理及花纹)将不受影响，适用于各种木质材料的表面“双疏”处理；3、本发明中的改性剂对所有的实木(针叶材、阔叶材)和木质复合材料(中密度纤维板、刨花板、胶合板)均有效。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为2:3，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。
实施例2，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为8:0.5，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。
实施例3，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为8:3，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。
实施例4，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为4:1，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点，在本发明中由于MTMS的二聚物和低聚物在酸性环境下所发生的缩合反应较慢，水解时间较短时，溶液中含有较多的二聚物和线性的低聚物，而随着水解时间的延长，溶液中的二聚物与线性的低聚物将发生反应形成带支链的低聚物。二聚物及线性的低聚物与带支链的低聚物相比含有较多的硅醇基团，因此，通过水解时间可以控制MTMS溶液中极性基团(-OH)和非极性基团(-CH3)的含量和浓度，从而实现木材表面所具有的独特的亲水疏油或同时疏水又疏油的特性。
本发明的另一面，一种木材表面的改性方法，包括以下步骤：
步骤S1：将甲基三甲氧基硅烷与盐酸按体积比为4:1进行混合得到复配液，其中，盐酸的浓度为0.1mol/L，具体为复配液由不含氟的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)经浓度为0.1mol/L的盐酸(HCl)水解复配而成，复配液以体积比(MTMS：HCl＝4:1)混合；
步骤S2：将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂，其中，将复配液置于盛有冰浴的超声波中进行水解得到改性剂，其水解时间为5min至480min，通过复配液预水解时间的控制可以对木材亲/疏水、疏油性能进行调控。
步骤S3：将待改性木材置于改性剂中，其中，置于改性剂中的时间为2min至8min，要说明的是，根据不同的改性要求选择不同的时间，例如：浸泡处理时间相同时，如果延长预水解时间，则可制得既疏水又疏油的木材；预水解时间相同，浸泡处理时间对木材疏水/疏油性能的影响：延长浸泡处理时间在一定程度上可以提高木材表面的疏水/疏油性能，也就是说木材表面的亲水疏油性或同时具备疏水疏油性能可以通过水解时间和浸泡时间来加以调控。
步骤S4：将木材从改性剂中取出并晾干得到改性木材，取出后短时间自然晾干即可得到亲水疏油或既疏水又疏油的木材。
以下提供几种改性方法的实施例。
实施例5
首先用浓度为0.1mol/L的HCl将MTMS(体积比为HCl:MTMS＝1:4)在冰浴中进行超声水解，水解时间为180min。然后将阔叶材西南桦试材(20mm×20mm×15mm)浸入水解后的MTMS溶液中2min，取出后用滤纸将表面残余的溶液吸干，短时间自然晾干即可完成处理。
将体积为2μl的蒸馏水滴到处理后的木材表面，5s后测量水接触角为63.6°。滴机油后30s内测量接触角为48.2°；5min后测量为48.0°；30min后测量为48.0°；24h后测量为47.0°；持续观察测量一个月未发现机油渗入样品的现象。
处理后的木材与未处理的木材相比较，尺寸稳定性显著提升，木材颜色不受影响，保持了木材自然的色泽及纹理。
实施例6
首先用浓度为0.1mol/L的HCl将MTMS(体积比为HCl:MTMS＝1:4)在冰浴中进行超声水解，水解时间为180min。然后将针叶材思茅松试材(20mm×20mm×15mm)浸入水解后的MTMS溶液中8min，取出后用滤纸将表面残余的溶液吸干，短时间自然晾干即可完成处理。
将体积为2μl的蒸馏水滴到处理后的木材表面，5s后测量水接触角为88.2°。滴机油后30s内测量接触角为51.9°；5min后测量为51.6°；30min后测量为51.4°；24h后测量为48.6°；持续观察测量一个月未发现机油渗入样品的现象。
处理后的木材与未处理的木材相比较，尺寸稳定性显著提升，木材颜色不受影响，保持了木材自然的色泽、纹理及花纹。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (7)

1.一种木材表面的改性剂，其特征在于，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为2～8:0.5～3。
2.如权利要求1所述的一种木材表面的改性剂，其特征在于，所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为4:1，所述盐酸的浓度为0.1mol/L。
3.如权利要求1所述的一种木材表面的改性剂，其特征在于，所述甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体。
4.如权利要求1-3任一所述的一种木材表面的改性剂，其特征在于，用于制备表面亲水疏油或同时疏水又疏油的木材。
5.一种木材表面的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
将甲基三甲氧基硅烷与盐酸按体积比为4:1进行混合得到复配液；
将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂；
将待改性木材置于改性剂中；
将木材从改性剂中取出并晾干得到改性木材。
6.如权利要求5所述的一种木材表面的改性方法，其特征在于，所述将甲基三甲氧基硅烷与盐酸按体积比为4:1进行混合得到复配液的步骤中，所述盐酸的浓度为0.1mol/L。
7.如权利要求5所述的一种木材表面的改性方法，其特征在于，所述将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂的步骤中，将复配液置于盛有冰浴的超声波中进行水解得到改性剂，其水解时间为5min至480min。
如权利要求5所述的一种木材表面的改性方法，其特征在于，所述将待改性木材置于改性剂中的步骤中，置于改性剂中的时间为2min至8min。
CN201610937686.6A 2016-10-24 2016-10-24 一种木材表面的改性剂及改性方法 Expired - Fee Related CN106363741B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610937686.6A CN106363741B (zh) 2016-10-24 2016-10-24 一种木材表面的改性剂及改性方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610937686.6A CN106363741B (zh) 2016-10-24 2016-10-24 一种木材表面的改性剂及改性方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106363741A true CN106363741A (zh) 2017-02-01
CN106363741B CN106363741B (zh) 2018-08-28

Family

ID=57896574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610937686.6A Expired - Fee Related CN106363741B (zh) 2016-10-24 2016-10-24 一种木材表面的改性剂及改性方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106363741B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108068182A (zh) * 2017-12-21 2018-05-25 安徽明豪实木家俱有限公司 一种实木家具表面疏水改性方法
CN110497492A (zh) * 2019-08-30 2019-11-26 北京林业大学 一种超疏水木海绵的制备方法
CN111742920A (zh) * 2020-07-07 2020-10-09 西南林业大学 一种制作食用菌标本的复配液及制作方法
CN112045804A (zh) * 2020-09-02 2020-12-08 安徽中力工艺品有限公司 一种改善竹材表面润湿性能的处理方法
CN115463453A (zh) * 2022-09-08 2022-12-13 同济大学 一种用于含油污水的无氟亲水疏油颗粒及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1439687A (zh) * 2002-02-21 2003-09-03 住友林业株式会社 生产改性木质材料的方法
CN104987520A (zh) * 2015-07-09 2015-10-21 北京航空航天大学 一种超疏水纳米透明涂层及其制备方法
CN105619558A (zh) * 2016-03-01 2016-06-01 山东农业大学 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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1439687A (zh) * 2002-02-21 2003-09-03 住友林业株式会社 生产改性木质材料的方法
CN104987520A (zh) * 2015-07-09 2015-10-21 北京航空航天大学 一种超疏水纳米透明涂层及其制备方法
CN105619558A (zh) * 2016-03-01 2016-06-01 山东农业大学 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

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108068182A (zh) * 2017-12-21 2018-05-25 安徽明豪实木家俱有限公司 一种实木家具表面疏水改性方法
CN110497492A (zh) * 2019-08-30 2019-11-26 北京林业大学 一种超疏水木海绵的制备方法
CN111742920A (zh) * 2020-07-07 2020-10-09 西南林业大学 一种制作食用菌标本的复配液及制作方法
CN112045804A (zh) * 2020-09-02 2020-12-08 安徽中力工艺品有限公司 一种改善竹材表面润湿性能的处理方法
CN115463453A (zh) * 2022-09-08 2022-12-13 同济大学 一种用于含油污水的无氟亲水疏油颗粒及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106363741B (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106363741A (zh) 一种木材表面的改性剂及改性方法
Wang et al. Formation of highly hydrophobic wood surfaces using silica nanoparticles modified with long-chain alkylsilane
Mahltig et al. Functionalising wood by nanosol application
Giorgi et al. Nanoparticles of calcium hydroxide for wood conservation. The deacidification of the Vasa warship
Vilcnik et al. Structural properties and antibacterial effects of hydrophobic and oleophobic sol− gel coatings for cotton fabrics
CN104017445A (zh) 一种水性涂料
CN108060575A (zh) 一种天然植物纤维表面功能化改性方法
CN104831520A (zh) 一种超疏水耐水洗的纺织品的制备方法
CN102432336A (zh) 有机/无机复合混凝土耐腐蚀保护膜涂层的制备及应用
JP2011057844A5 (zh)
CN105382902A (zh) 一种新型木材浸注炭化处理方法
CN105415465B (zh) 一种柳木毛笔笔杆的制备方法
CN107474735A (zh) 一种紫外光固化的木蜡油
Sfameni et al. Sustainable secondary-raw materials, natural substances and eco-friendly nanomaterial-based approaches for improved surface performances: an overview of what they are and how they work
Soytürk et al. Preliminary evaluation of polydimethylsiloxane and hydrophobic silica nanoparticles to improve water repellency and boron leachability in wood
KR102630823B1 (ko) 고습윤 대응형 세라믹계 도료 조성물 및 이를 이용한 수처리 구조물의 시공방법
Yin et al. Susceptibility of surface-modified superhydrophobic wood and acetylated wood to mold and blue stain fungi
CN106863507A (zh) 一种基于纳米二氧化钛提高木材疏水性及稳定性的方法
CN105479572A (zh) 一种新型炭化木生产方法
JP4914336B2 (ja) 木材処理用樹脂組成物
Canosa et al. Low density wood impregnation with water-repellent organosilicic compounds
CN110154185A (zh) 一种以乙醇为分散剂的双组份木材超疏水改性液
Taghiyari et al. Emerging Nanomaterials for Forestry and Associated Sectors: An Overview
CN109773926A (zh) 一种具有超疏水防霉防腐涂层的木竹材及其制备方法
CN108441118A (zh) 一种高钙化工涂料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180828

Termination date: 20191024

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee