CN107756568A - 一种新型提高木材疏水性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述一种新型提高木材疏水性的方法，包括以下步骤：一、将氨水、乙醇和四乙氧基硅烷混合后，加热并磁力搅拌得到透明的二氧化硅溶胶；二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上二氧化硅溶胶混合并磁力搅拌得到复合木材改性剂；三、将木材基材置于反应罐中，密闭抽真空，并保持负压20min～30min；四、在真空状态下向反应罐中注入复合木材改性剂，对木材进行抽真空浸渍的同时施加超声处理2h～2.5h；五、解除真空度和超声处理，取出木材沥干复合木材改性剂，在空气中晾晒后于烘箱中进行梯度升温干燥，即得新型疏水性木材。本发明的方法制备的木材表面以及内部都达到了较好的疏水性。同时，本发明对设备要求低，工艺简单且可控性强，生产过程无毒、环保，可大规模生产。

Description

一种新型提高木材疏水性的方法
技术领域
本发明涉及木材功能改性领域，具体涉及一种新型提高木材疏水性的方法。
背景技术
木材作为一种环境友好型材料，广泛应用于家具、建筑、室内装修等领域。由于木材具有大量的亲水性基团和丰富的孔隙机构，长期置于潮湿环境下时容易从外吸收水分，并产生变形、霉变、腐朽、降解等情况。对木材进行疏水处理，使木材不易出现积水、积雪流体的粘滞等现象，从而能兼具尺寸稳定化、防雪耐低温、防霉防腐、自清洁等各项优异性能等技术难题，拓宽其使用范围，极为显著地提高产品的附加值。因此，疏水性能木材的研究具有重要的意义。
目前常用的提高木材疏水性能的改性方法是利用溶胶凝胶法、气相沉淀法、自组装法、光刻工艺、等离子法、电化学沉积法等制作超疏水表面。这些方法中，有些不仅成本高，而且使用范围也很有限，只适用于一些特殊材质的平坦表面；还有些方法需要复杂的程序和苛刻的实验条件，需要专门的实验设备和试剂。同时，仅仅实现超疏水表面的木材会严重影响其后期深加工。因此，采用简单的物理和化学方法，利用广泛使用的廉价的材料，使木材表面和内部兼具疏水性具有极大的现实意义。
发明内容
本发明是要解决现有的提高木材疏水性的方法对设备要求高，工艺复杂，后期深加工难的技术问题，而提供了一种抽真空-超声浸渍制备得到内外部兼具疏水性木材的方法。
本发明一种新型提高木材疏水性的方法，是按照以下步骤进行的：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.06MPa～-0.1MPa，并保持负压20min～30min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1kW～1.5kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2h～2.5h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒10h～12h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥12h～24h，即得新型疏水性木材。
本发明的方法使用木材可以是杨木、桉木、松木、桦木、水曲柳等。
步骤一滴加速度为1～2滴/s。
步骤五木材在烘箱中的升温梯度为：40℃～60℃～80℃～90℃～105℃。
本发明通过抽真空-超声浸渍手段，利用无机改性剂对木材内部以及表面进行疏水改性，得到的疏水性木材接触角为135.3°，比未改性的木材疏水性提高102.24％，生产的疏水木材热稳定性和尺寸稳定性均得到大幅提高，且便于后期深加工，同时，本发明的方法对设备要求低，易于操作且可控性强，生产过程无毒、环保，可大规模生产。
附图说明
图1为普通未改性木材的接触角测试图；
图2为本发明实施例2疏水性木材的接触角测试图；
图3为本发明实施例3疏水性木材的纵向扫描电镜图；
图4为普通未改性木材(a)和本发明实施例5疏水性木材(b)的红外谱图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
实施例1：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.06MPa，并保持负压20min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒10h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥12h，即得新型疏水性木材。
实施例2：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.08MPa，并保持负压20min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒10h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥12h，即得新型疏水性木材。
实施例3：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.09MPa，并保持负压20min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1.5kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒11h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥18h，即得新型疏水性木材。
实施例4：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.1MPa，并保持负压30min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1.5kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒11h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥20h，即得新型疏水性木材。
实施例5：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.1MPa，并保持负压30min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1.5kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2.5h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒12h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥24h，即得新型疏水性木材。
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同的类型变型或替换，这些等同的变型和替换只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型提高木材疏水性的方法，其特征在于包括以下步骤：
一、将3mL氨水和50mL乙醇混匀在50℃下磁力搅拌30min，3mL四乙氧基硅烷逐滴加入以上溶液中，滴加完毕后室温下搅拌2h，得到透明的二氧化硅溶胶；
二、将乙烯基三乙氧基硅烷与以上制得的二氧化硅溶胶按1:1的重量配比混合，在温度为50℃下磁力搅拌2h，制得复合木材改性剂，备用；
三、将木材放到反应罐中，将反应罐密闭后抽真空至-0.06MPa～-0.1MPa，并保持负压20min～30min；
四、在真空状态下向反应罐中注入步骤(二)中得到的复合木材改性剂，使木材完全浸渍于复合改性剂中，在保持真空状态下同时对反应罐施加超声处理，超声功率为1kW～1.5kW，对木材进行抽真空-超声浸渍处理2h～2.5h；
五、解除真空度和超声处理，取出木材，沥干复合改性剂，在室温下晾晒10h～12h，然后置于烘箱中进行梯度升温干燥12h～24h，即得新型疏水性木材。
2.根据权利要求书1所述的一种新型提高木材疏水性的方法，其特征在于在上述步骤一中，四乙氧基硅烷的滴加速度为1～2滴/s。
3.根据权利要求书1所述的一种新型提高木材疏水性的方法，其特征在于在上述步骤三中所述木材为杨木、桉木、松木、桦木或水曲柳。
4.根据权利要求书1所述的一种新型提高木材疏水性的方法，其特征在于在上述步骤五中，室温晾晒使室温的温度为20℃～25℃。
5.根据权利要求书1所述的一种新型提高木材疏水性的方法，其特征在于在上述步骤五中，在烘箱中升温干燥，升温梯度为：40℃～60℃～80℃～90℃～105℃。
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