CN109291182A - 一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法 - Google Patents

一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109291182A
CN109291182A CN201811310379.0A CN201811310379A CN109291182A CN 109291182 A CN109291182 A CN 109291182A CN 201811310379 A CN201811310379 A CN 201811310379A CN 109291182 A CN109291182 A CN 109291182A
Authority
CN
China
Prior art keywords
functional form
aging resistance
ultraviolet aging
timber
vaporous deposition
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
CN201811310379.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109291182B (zh
Inventor
郭明辉
袁炳楠
张坤
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.)
Northeast Forestry University
Original Assignee
Northeast 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 Northeast Forestry University filed Critical Northeast Forestry University
Priority to CN201811310379.0A priority Critical patent/CN109291182B/zh
Publication of CN109291182A publication Critical patent/CN109291182A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109291182B publication Critical patent/CN109291182B/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
    • B27K3/0271—Vapour phase impregnation
    • 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
    • B27K3/16—Inorganic impregnating agents
    • 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
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/003—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00 by using electromagnetic radiation or mechanical waves
    • B27K5/0065—Ultrasonic treatment

Landscapes

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

Abstract

一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法。本发明要解决木材表面在紫外照射下发生老化，常规物理气相沉积法的高温条件不适用于木材表面涂层结构构建的问题。首先对管式电阻炉进行改进，划分出高温区与沉积区；分别将g‑C3N4前驱体与木材放置于管式电阻炉的不同区域；以氮气排净石英管内空气后，在设定的工艺参数下进行升温；达到一定温度后开始进行物理气相沉积操作，使g‑C3N4均匀负载与木材表面，形成可以吸收紫外线的保护涂层。本产品经15天加速紫外老化实验，与处理前相比整体色差小于8％，远远小于未经改性处理木材的25％，木材表面得到了良好的保护。本发明具有制备技术工艺简单，原料成本低廉，环境友好等优点。

Description

一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法
技术领域
本发明涉及耐紫外老化功能型木材的制备方法。
背景技术
木材作为一种天然、可再生、环境友好型的有机高分子材料，因其良好的加工性能与具有美学特性的天然纹理结构，在室内装饰与建筑等领域有着广泛的应用。然而由于木材的主要组成成分中的木质素在紫外线照射下会发生降解，使木材表面发生颜色变化，并进一步在雨水、风蚀等作用下，木材表面结构变得疏松多孔同时力学强度降低，严重缩短了木材的使用寿命。
光催化剂是一类在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。其中可以吸收紫外波段电磁波的光催化剂也常常被用作紫外吸收剂。类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种不含有任何金属元素的新型光催化试剂，其制备成本低廉、合成工艺简单、理化性质稳定且不含有任何生物毒性。g-C3N4可以利用部分紫外波段与可见光波段的电磁波，但目前鲜有利用g-C3N4作为紫外吸收剂的研究报道。
物理气相沉积法是一种利用物理的方法使镀膜材料气化，在基体表面沉积成膜的方法。由于该方法几乎都需要在几百摄氏度的高温条件下进行，因而较难用于在木材表面涂层结构的构建。
综上所述，针对木材表面易受紫外老化，常规物理气相沉积法的高温条件不适用于木材表面涂层结构构建的问题，本研究通过利用改进的物理气相沉积法将g-C3N4负载于木材表面，在木材表面构建一层可以吸收紫外线的保护涂层，得到耐紫外老化功能型木材。本实验具有操作简单、产品易得、无毒、成本低廉、环境友好等优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，在较低温度条件下，在木材表面构建一层均匀的g-C3N4紫外吸收涂层，提供一种耐紫外老化功能型木材的制备方法。
本发明中耐紫外老化功能型木材的制备方法具体按下述步骤进行：
(1)将杨木试件(长宽厚分别为30mm×30mm×5mm)放入超声清洗机中，超声清洗表面8～10min，将清洗后的杨木试件置于103℃的干燥箱中烘至绝干，备用。
(2)称取一定质量的g-C3N4前驱体粉末，均匀平铺于石英舟中，将石英舟置于开启式管式电阻炉高温区，将杨木试件置于管式炉沉积区。
(3)以一定流速向管式炉中持续通入氮气，至石英管内空气全部排出后停止。
(4)将管式炉以5～10℃/min的升温速率由室温加热至500～600℃，保温20～30min。
(5)以100～800mL/min流速缓缓向管式炉中通入氮气，10～40s后停止气体通入，静置数分钟。
(6)重复操作(5)3～5次，得到表面负载g-C3N4的耐紫外老化功能型木材。
本发明以木材为研究对象，针对木材表面在紫外线照射下易发生老化的问题，利用改进的物理气相沉积法，以g-C3N4前驱体为原料，在木材表面构建g-C3N4均匀的紫外吸收涂层，处理后的木材经15天加速紫外老化实验，整体色差小于8％，远远小于未处理材的25％。本发明所用原料成本低廉、制备工艺简单、全程环境友好，适合工业化推广，有利于提高木材的产品附加值，同时延长木制品使用寿命，实现木质资源材料的高效利用。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实例1
将杨木试件(长宽厚分别为30mm×30mm×5mm)放入超声清洗机中，超声清洗表面8～10min，将清洗后的杨木试件置于103℃的干燥箱中烘至绝干，备用。称取一定质量的三聚氰胺粉末，均匀平铺于石英舟中，将石英舟置于开启式管式电阻炉高温区，将杨木试件置于管式炉沉积区。以一定流速向管式炉中持续通入氮气，至石英管内空气全部排出后停止。将管式炉以5～10℃/min的升温速率由室温加热至550～600℃，保温20～30min。以100～800mL/min流速缓缓向管式炉中通入氮气，10～40s停止气体通入，静置数分钟。重复上述沉积操作3次，得到表面负载g-C3N4的耐紫外老化功能型木材。
实例2
将杨木试件(长宽厚分别为30mm×30mm×5mm)放入超声清洗机中，超声清洗表面8～10min，将清洗后的杨木试件置于103℃的干燥箱中烘至绝干，备用。称取一定质量的尿素药品颗粒，均匀平铺于石英舟中，将石英舟置于开启式管式电阻炉高温区，将杨木试件置于管式炉沉积区。以一定流速向管式炉中持续通入氮气，至石英管内空气全部排出后停止。将管式炉以5～10℃/min的升温速率由室温加热至500～550℃，保温20～30min。以100～800mL/min流速缓缓向管式炉中通入氮气，10～40s后停止气体通入，静置数分钟。重复上述沉积操作5次，得到表面负载g-C3N4的耐紫外老化功能型木材。
实例3
将制备好的表面负载g-C3N4的耐紫外老化功能型木材放置于上海一恒科技有限公司生产的LZW-050A型紫外老化试验箱中，进行加速紫外老化试验，测试环境温度设定为60℃，辐射强度0.77W/m2，测试时间为15天。依据CIELAB颜色系统，使用北京卡美斯特公司生产的NF333型分光光度计对老化测试后的木材表面颜色进行测定，结果显示表面负载有g-C3N4紫外吸收涂层的木材与实验前相比总体色差小于8％，而未经过任何处理的木材与实验前相比表面总体色差高达25％。

Claims (4)

1.一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法，包括以下步骤：
(1)将杨木试件(长宽厚分别为30mm×30mm×5mm)放入超声清洗机中，超声清洗表面8～10min，将清洗后的杨木试件置于103℃的干燥箱中烘至绝干，备用。
(2)称取一定质量的g-C3N4前驱体粉末，均匀平铺于石英舟中，将石英舟置于开启式管式电阻炉高温区，将杨木试件置于管式炉沉积区。
(3)以一定流速向管式炉中持续通入氮气，至石英管内空气全部排出后停止。
(4)将管式炉以5～10℃/min的升温速率由室温加热至500～600℃，保温20～30min。
(5)以100～800mL/min流速缓缓向管式炉中通入氮气，10～40s后停止气体通入，静置数分钟。
(6)重复操作(5)3～5次，得到表面负载g-C3N4的耐紫外老化功能型木材。
2.根据权利要求1所述的一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法，其特征在于步骤(2)中，对管式电阻炉进行改装，划分出高温区与沉积区。
3.根据权利要求1所述的一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法，其特征在于步骤(4)中，管式电阻炉的升温速率在5～10℃/min，升温至500～600℃，保温20～30min。
4.根据权利要求1所述的一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法，其特征在于所述步骤(5)中，通入氮气的速率为100～800mL/min，持续10～40s。
CN201811310379.0A 2018-11-06 2018-11-06 一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法 Active CN109291182B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811310379.0A CN109291182B (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811310379.0A CN109291182B (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109291182A true CN109291182A (zh) 2019-02-01
CN109291182B CN109291182B (zh) 2020-08-04

Family

ID=65146600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811310379.0A Active CN109291182B (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109291182B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111702901A (zh) * 2020-06-15 2020-09-25 东北林业大学 一种木材表面透明耐候性涂层的制备方法
CN112847704A (zh) * 2019-11-12 2021-05-28 东北林业大学 一种具有吸波和耐光老化性能的功能型木材及其制备方法
CN113924080A (zh) * 2019-06-04 2022-01-11 蔚山科学技术院 紫外线吸收剂、其制备方法及包含其的防紫外线产品

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047114A (zh) * 1990-04-05 1990-11-21 青海省新能源研究所 一种镀铝薄膜化学氧化方法
JP2008183864A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Yamada Chem Co Ltd 染色木材及びその耐光性改良方法
CN102268751A (zh) * 2011-05-28 2011-12-07 东华大学 一种抗紫外老化聚苯硫醚纤维及其制备方法
CN103737688A (zh) * 2014-01-24 2014-04-23 福建农林大学 一种固载石墨相氮化碳功能性竹材及其制备方法
CN103771565A (zh) * 2014-01-02 2014-05-07 浙江工商大学 一种氮化碳/二氧化钛纳米管的复合电极的制备方法
CN104399506A (zh) * 2014-11-06 2015-03-11 福建农林大学 一种g-C3N4/TiO2/AC复合光催化剂及其制备方法和应用
CN106674568A (zh) * 2016-12-06 2017-05-17 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种具有可见光响应的自清洁abs片材及其制备方法
CN107803900A (zh) * 2017-10-23 2018-03-16 东北林业大学 一种具有光催化活性的功能性木材的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047114A (zh) * 1990-04-05 1990-11-21 青海省新能源研究所 一种镀铝薄膜化学氧化方法
JP2008183864A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Yamada Chem Co Ltd 染色木材及びその耐光性改良方法
CN102268751A (zh) * 2011-05-28 2011-12-07 东华大学 一种抗紫外老化聚苯硫醚纤维及其制备方法
CN103771565A (zh) * 2014-01-02 2014-05-07 浙江工商大学 一种氮化碳/二氧化钛纳米管的复合电极的制备方法
CN103737688A (zh) * 2014-01-24 2014-04-23 福建农林大学 一种固载石墨相氮化碳功能性竹材及其制备方法
CN104399506A (zh) * 2014-11-06 2015-03-11 福建农林大学 一种g-C3N4/TiO2/AC复合光催化剂及其制备方法和应用
CN106674568A (zh) * 2016-12-06 2017-05-17 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种具有可见光响应的自清洁abs片材及其制备方法
CN107803900A (zh) * 2017-10-23 2018-03-16 东北林业大学 一种具有光催化活性的功能性木材的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113924080A (zh) * 2019-06-04 2022-01-11 蔚山科学技术院 紫外线吸收剂、其制备方法及包含其的防紫外线产品
CN112847704A (zh) * 2019-11-12 2021-05-28 东北林业大学 一种具有吸波和耐光老化性能的功能型木材及其制备方法
CN112847704B (zh) * 2019-11-12 2022-03-22 东北林业大学 一种具有吸波和耐光老化性能的功能型木材的制备方法
CN111702901A (zh) * 2020-06-15 2020-09-25 东北林业大学 一种木材表面透明耐候性涂层的制备方法
CN111702901B (zh) * 2020-06-15 2021-11-05 东北林业大学 一种木材表面透明耐候性涂层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109291182B (zh) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109291182A (zh) 一种物理气相沉积法制备耐紫外老化功能型木材的方法
CN105293453B (zh) 一种掺杂六方氮化硼纳米片及其制备方法和以其为载体的催化剂及应用
CN107803900B (zh) 一种具有光催化活性的功能性木材的制备方法
CN103030424B (zh) 一种碳质材料抗氧化涂层的制备方法
CN105329876B (zh) 一种硼、氮共掺杂碳量子点的制备方法
CN106475126B (zh) 一种具有纳米带状结构的石墨相氮化碳光催化剂
CN110170330A (zh) 一种丝状氮化碳的制备方法及其产品和应用
CN106752446B (zh) 一种石墨相氮化碳-石墨烯复合物改性的自清洁导热氟碳面漆
CN101820018A (zh) 一种CdS薄膜的制备方法
CN109179408A (zh) 微波真空热解制备生物质活性炭的方法
CN109888049B (zh) 无机钙钛矿厚膜复合材料半导体器件及其制备方法
CN109999879A (zh) 一种硒辅助的层状石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法
KR101038541B1 (ko) 내식성이 우수한 벨로우즈 및 그 제조 방법
CN113461950B (zh) 一种绿色可持续型化学-物理协同膨胀阻燃体系的制备方法
CN106732726A (zh) 一种光催化剂cnb‑ba及其制备方法
CN107010612B (zh) 一种利用有机质制备炭以及炭复合材料的微波碳化工艺
CN112409840A (zh) 一种碳化硅/氮化碳复合增强导热防水薄膜及其制备方法
CN113174057B (zh) 一种氮磷协效Al基MOFs阻燃剂及其制备方法与应用
CN109331849A (zh) 一种光催化污水处理复合膜的制备方法
CN108376780B (zh) 一种三维多孔硅掺杂钛源与碳复合的负极材料制备方法
CN107522180A (zh) 一种氮化硼纳米管的制备方法
CN106758167A (zh) 有机先驱体法制备氮化硼涂层改性玻璃纤维织物的方法
CN102583361A (zh) 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法
CN101745363A (zh) 一种室内甲醛去除剂的制备方法
CN108126725B (zh) 表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 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