CN109366654B - 一种高强度制备仿古木质材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度制备仿古木质材料的方法，步骤1：将木质材料进行加热至50～80℃；步骤2：将木质材料冷却浸泡在浓度为30～50％的纳米二氧化硅溶液中，加热至40～90℃；步骤3：将预处理后的木质材料单板进行漂洗以去除残留在木质材料表面的纳米二氧化硅溶液；步骤4：将漂洗后的木质材料单板放入含有金属盐的溶液中进行反应得到木质材料。本发明的有益效果一方面填充了木质材料之间本身的间隙，另一方面发生的交联反应可以将木质材料纤维之间粘合在一起，从而提高整体木质材料的强度，之后再金属盐溶液的作用下使得木质材料能够发生变色，并且可以深入到木质材料的内部进行变色。这样的变色过程不仅仅是停留在木质材料的表面。
Description
技术领域
本发明涉及木质材料加工技术领域，更具体的说是涉及一种高强度制备仿古木质材料的方法。
背景技术
中国古代木质结构建筑是我国文化遗产中的重要组成部分，也是全人类共同的珍贵文化遗产。然而受限于木质材料的自然属性，木质结构建筑极易因风吹日晒、微生物腐蚀等因素而产生不同程度的老化、腐朽等损坏。珍惜和保护木质结构古建筑有着重要的历史意义，对古木建筑结构的修缮和加固刻不容缓。CN1043462A和CN1526527A分别公开了“木制品表面仿古处理工艺方法”和“新木质材料仿古工艺方法”两种木质材料仿古方法，均基于火燎处理在短时间内使木质材料表面局部炭化以至发生颜色变化达到做旧仿古的目的，此类方法存在木质材料表面受热易变形且处理效果差异大的缺点。CN104441152B公开了“一种仿古木质材料的处理方法”，是经过木质材料表面处理、上漆、上浆等工艺制得一层仿古涂层，此方法虽对木质材料结构破坏较少，处理后木质材料表面防腐性能好，但涂层的仿古易与修缮部位产生较大的反差，影响其修缮效果。
并且这些方法都会对木质材料本身产生影响，使得其力学性能和强度大幅度下降。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高强度制备仿古木质材料的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度制备仿古木质材料的方法，
步骤1：将木质材料进行加热至50～80℃；
步骤2：将木质材料冷却浸泡在浓度为30～50％的纳米二氧化硅溶液中，加热至40～90℃；
步骤3：将预处理后的木质材料单板进行漂洗以去除残留在木质材料表面的纳米二氧化硅溶液；
步骤4：将漂洗后的木质材料单板放入含有金属盐的溶液中进行反应得到木质材料。
作为本发明的进一步改进：
所述步骤1中加热时间不少于30min。
作为本发明的进一步改进：
所述步骤2中的纳米二氧化硅溶液包括下述重量份组成：
纳米二氧化硅溶胶：100份
亚硫酸1，3-丙烯酯：5份
二异丙基亚硫酸盐：1份
氢氧化钠：5份
三甲基炔丙硅烷：3份
N，N-三甲硅基二乙胺：1份。
作为本发明的进一步改进：
所述步骤4中的金属盐为三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物。
作为本发明的进一步改进：
所述金属盐中三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的质量比为1∶3∶1.
作为本发明的进一步改进：
所述步骤4中金属盐溶液中金属盐质量分数为20％～50％。
作为本发明的进一步改进：
所述步骤4中反应时间为大于1min；
作为本发明的进一步改进：
所述步骤4中，反应温度为40℃～90℃
作为本发明的进一步改进：
所述步骤2中，在浸泡过程中，在加压环境下进行，其压力为1.5MPa。
在本发明中首先通过加热的方法对木质材料进行干燥，同时可以增大木质材料内部之间的间隙，之后通过纳米二氧化硅溶液进行深入到木质材料中，在升温至40～90℃之后，一方面填充了木质材料之间本身的间隙，另一方面发生的交联反应可以将木质材料纤维之间粘合在一起，从而提高整体木质材料的强度，之后再金属盐溶液的作用下使得木质材料能够发生变色，并且可以深入到木质材料的内部进行变色。这样的变色过程不仅仅是停留在木质材料的表面。
并且在纳米二氧化硅溶液的选择上，优先选用纳米二氧化硅溶胶、亚硫酸1，3-丙烯酯、二异丙基亚硫酸盐、氢氧化钠、三甲基炔丙硅烷、N，N-三甲硅基二乙胺的混合物，通过该组合物的伸入，不仅仅能够提高木质材料本身的强度，还能提高变色的深度，这不是仅仅通过普通的纳米二氧化硅溶胶渗入能够达到的。而在金属盐溶液的选择上优选三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物，本身纳米二氧化硅溶液的伸入就增加了木质材料变色的难度，因而在多次试验后，优选质量比为1∶3∶1的三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物，能够达到最好的变色效果。
具体实施方式
实施例1：
一种高强度制备仿古木质材料的方法，
步骤1：将木质材料进行加热至80℃；
步骤2：将木质材料冷却浸泡在浓度为50％的纳米二氧化硅溶液中，加热至80℃；步骤3：将预处理后的木质材料单板进行漂洗以去除残留在木质材料表面的纳米二氧化硅溶液；
步骤4：将漂洗后的木质材料单板放入含有金属盐的溶液中进行反应得到木质材料。
所述步骤1中加热时间为60min。
所述步骤2中的纳米二氧化硅溶液包括下述重量份组成：
纳米二氧化硅溶胶：100份
亚硫酸1，3-丙烯酯：5份
二异丙基亚硫酸盐：1份
氢氧化钠：5份
三甲基炔丙硅烷：3份
N，N-三甲硅基二乙胺：1份。
所述步骤4中的金属盐为三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物。
所述金属盐中三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的质量比为1∶3∶1.
所述步骤4中金属盐溶液中金属盐质量分数为20％。
所述步骤4中反应时间为大于1min；
所述步骤4中，反应温度为60℃
所述步骤2中，在浸泡过程中，在加压环境下进行，其压力为1.5MPa。
450mm×50mm×15mm的杉木，其抗弯弹性模量达11000MPa，静曲强度达130MPa，抗压强度达60MPa。
实施例2
一种高强度制备仿古木质材料的方法，
步骤1：将木质材料进行加热至80℃；
步骤2：将木质材料冷却浸泡在浓度为50％的纳米二氧化硅溶液中，加热至80℃；
步骤3：将预处理后的木质材料单板进行漂洗以去除残留在木质材料表面的纳米二氧化硅溶液；
步骤4：将漂洗后的木质材料单板放入含有金属盐的溶液中进行反应得到木质材料。
所述步骤1中加热时间为60min。
所述步骤2中的纳米二氧化硅溶液包括下述重量份组成：
纳米二氧化硅溶胶：100份
氢氧化钠：5份
三甲基炔丙硅烷：3份。
所述步骤4中的金属盐为三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物。
所述金属盐中三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的质量比为1∶3∶1.
所述步骤4中金属盐溶液中金属盐质量分数为20％。
所述步骤4中反应时间为大于1min；
所述步骤4中，反应温度为60℃
所述步骤2中，在浸泡过程中，在加压环境下进行，其压力为1.5MPa。
木材选用450mm×50mm×15mm的杉木，其抗弯弹性模量达9000MPa，静曲强度达110MPa，抗压强度达55MPa。
对比例1
一种高强度制备仿古木质材料的方法，
步骤1：将木质材料进行加热至80℃；
步骤2：将木质材料冷却浸泡在水溶液中，加热至80℃；
步骤3：将预处理后的木质材料单板进行漂洗；
步骤4：将漂洗后的木质材料单板放入含有金属盐的溶液中进行反应得到木质材料。
所述步骤1中加热时间为60min。
所述步骤4中的金属盐为三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物。
所述金属盐中三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的质量比为1∶3∶1.
所述步骤4中金属盐溶液中金属盐质量分数为20％。
所述步骤4中反应时间为大于1min；
所述步骤4中，反应温度为60℃
所述步骤2中，在浸泡过程中，在加压环境下进行，其压力为1.5MPa。
450mm×50mm×15mm的杉木，其抗弯弹性模量达8000MPa，静曲强度达100MPa，抗压强度达50MPa。
在本发明中首先通过加热的方法对木质材料进行干燥，同时可以增大木质材料内部之间的间隙，之后通过纳米二氧化硅溶液进行深入到木质材料中，在升温至40～90℃之后，一方面填充了木质材料之间本身的间隙，另一方面发生的交联反应可以将木质材料纤维之间粘合在一起，从而提高整体木质材料的强度，之后再金属盐溶液的作用下使得木质材料能够发生变色，并且可以深入到木质材料的内部进行变色。这样的变色过程不仅仅是停留在木质材料的表面。
并且在纳米二氧化硅溶液的选择上，优先选用纳米二氧化硅溶胶、亚硫酸1，3-丙烯酯、二异丙基亚硫酸盐、氢氧化钠、三甲基炔丙硅烷、N，N-三甲硅基二乙胺的混合物，通过该组合物的伸入，不仅仅能够提高木质材料本身的强度，还能提高变色的深度，这不是仅仅通过普通的纳米二氧化硅溶胶渗入能够达到的。而在金属盐溶液的选择上优选三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物，本身纳米二氧化硅溶液的伸入就增加了木质材料变色的难度，因而在多次试验后，优选质量比为1∶3∶1的三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的混合物，能够达到最好的变色效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高强度制备仿古木质材料的方法，其特征在于：
步骤1：将木质材料进行加热至50～80℃；
步骤2：将木质材料冷却浸泡在浓度为30～50％的纳米二氧化硅溶液中，加热至40～90℃；
步骤3：将预处理后的木质材料单板进行漂洗以去除残留在木质材料表面的纳米二氧化硅溶液；
步骤4：将漂洗后的木质材料单板放入含有金属盐的溶液中进行反应得到木质材料；
所述金属盐中三氯化铁、高锰酸钾、氯化镁的质量比为1∶3∶1；
所述步骤2中的纳米二氧化硅溶液包括下述重量份组成：
纳米二氧化硅溶胶：100份
亚硫酸1，3-丙烯酯：5份
二异丙基亚硫酸盐：1份
氢氧化钠：5份
三甲基炔丙硅烷：3份
N，N-三甲硅基二乙胺：1份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度制备仿古木质材料的方法，其特征在于：所述步骤1中加热时间不少于30min。
3.根据权利要求1所述的一种高强度制备仿古木质材料的方法，其特征在于：所述步骤4中金属盐溶液中金属盐质量分数为20％～50％。
4.根据权利要求1所述的一种高强度制备仿古木质材料的方法，其特征在于：所述步骤4中反应时间为大于1min。
5.根据权利要求1所述的一种高强度制备仿古木质材料的方法，其特征在于：所述步骤4中，反应温度为40℃～90℃。
6.根据权利要求1所述的一种高强度制备仿古木质材料的方法，其特征在于：所述步骤2中，在浸泡过程中，在加压环境下进行，其压力为1.5MPa。
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| GR01 | Patent grant | ||
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