CN109834791A - 一种高耐水性纳米改性木材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐水性纳米改性木材，通过以下方法制备而成：步骤一：将木材微波处理，并配制纳米复合浸渍液；步骤二：将微波处理后的木材和纳米复合浸渍液加入到反应罐中，并使木材浸没于浸渍液中，将反应罐密闭后，向其中通入空气，使反应罐中的压力达到1.2MPa～1.3MPa，并保持30min；步骤三：将反应罐的压力降至常压后取出木材，再用铝箔纸将浸渍后的木材包裹起来，先在室温常压状态下放置10h～20h，然后加热至温度为90℃～120℃，将木材置于真空干燥箱中，于常温下抽真空至木材恒重，得到高耐水性纳米改性木材。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐水性纳米改性木材。
背景技术
木材应用范围广泛，如家具、园林景观制作等，其是历史悠久的天然高分子复合材料，具有资源丰富、轻质、各向异性、可再生、对环境友好等优良性能，但因木材显而易见的缺点如硬度不高，易吸水，易磨损，尺寸稳定性差等，在一定程度上限制了其应用和使用，纳米科技是在20世纪,80年代末，才逐步发展起来的前沿、交叉性学科领域，它的迅猛发展，将在21世纪促进几乎所有的工业领域产生一场革命性的变化利用纳米技术对木材进行改性，能在不同程度上改善木材的各种性能，提高木材使用效率，具有重要的现实意义和广阔的市场前景，因而成为近几年复合材料尤其是纳米复合材料应用研究的一个热点。木材的耐水性是木材的重要性能之一，若耐水性差，则时间长久会出现，水分过大的现象，与木材中的木纤维产生质变，容易产生内部腐烂现象。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种高耐水性纳米改性木材，耐水性好。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种高耐水性纳米改性木材，通过以下方法制备而成：
步骤一：将木材微波处理，并配制纳米复合浸渍液；
步骤二：将微波处理后的木材和纳米复合浸渍液加入到反应罐中，并使木材浸没于浸渍液中， 将反应罐密闭后，向其中通入空气，使反应罐中的压力达到1.2MPa～1.3MPa，并保持30min；
步骤三：将反应罐的压力降至常压后取出木材，再用铝箔纸将浸渍后的木材包裹起来，先在室温常压状态下放置10h～20h，然后加热至温度为90℃～120℃并保持6h～9h，将木材置于真空干燥箱中，于常温下抽真空至木材恒重，得到纳米复合木材。
所述的纳米复合浸渍液为
PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛的水溶液，质量浓度为5%。
所述的PVA-co-PE纳米纤维材料制备方法如下：
步骤1、将20g的聚乙烯醇一乙烯共聚物与10g的醋酸丁酸纤维素进行均匀混合,在加工温度为170℃的双螺杆挤出机中进行挤出、造粒,得到PVA-co-PE/CAB复合材料；
步骤2、将PVA-co-PE/CAB复合材料分散于20ml的水和的20ml叔丁醇的混合溶液中,充分搅拌分散得到纳米纤维悬浮液；
步骤3、取0.1g聚乙烯醇，在80℃下搅拌充分溶解于20ml的水中，制备得到质量浓度为1%的聚乙烯醇粘合剂溶液；
步骤4、将步骤3制备的聚乙烯醇粘合剂溶液加入到步骤2制备的纳米纤维悬浮液中,混合均匀，置于容器模板中,在-10℃下冷冻,干燥,即可得到PVA-co-PE纳米纤维材料。
本发明通过将木材微波处理，使得木材具有一定的渗透性，对于后期的浸泡吸收具有很好的效果，将木材在纳米复合浸渍液中浸泡改性，大大增强了木材的弹性模量，材料性能得到大幅度的提高，由于纳米NaY分子筛被包覆在PVA-co-PE纳米纤维中，有利NaY分子筛在聚合物中均匀分布，且NaY分子筛与PVA-co-PE纳米纤维中的极性基团形成较强的分子间作用力和氢键，并通过PVA-co-PE纳米纤维与木材界面之间的作用力，对木材起到了良好的增强作用．当木材在应力作用下，PVA-co-PE纳米纤维与纳米NaY分子筛之间的交联点将应力分散传递到其他分子上，因此，复合改性木材的力学性能得到提高。
其次申请人意外发现纳米复合浸渍液的配比对于木材的耐水性能有着很大的关联，其PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为15:1时，改性得到的木材其吸水率仅仅只有16%，可见具有很好的耐水性。
具体实施方式
实施例1：
一种高耐水性纳米改性木材，通过以下方法制备而成：
步骤一：将木材一分钟高频微波处理，并配制纳米复合浸渍液；
步骤二：将微波处理后的木材和纳米复合浸渍液加入到反应罐中，并使木材浸没于浸渍液中， 将反应罐密闭后，向其中通入空气，使反应罐中的压力达到1.2MPa～1.3MPa，并保持30min；
步骤三：将反应罐的压力降至常压后取出木材，再用铝箔纸将浸渍后的木材包裹起来，先在室温常压状态下放置10h～20h，然后加热至温度为90℃～120℃并保持6h～9h，将木材置于真空干燥箱中，于常温下抽真空至木材恒重，得到纳米复合木材。
所述的纳米复合浸渍液为PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛的水溶液，质量浓度为5%，其中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为2:1。
所述的PVA-co-PE纳米纤维材料制备方法如下：
步骤1、将20g的聚乙烯醇一乙烯共聚物与10g的醋酸丁酸纤维素进行均匀混合,在加工温度为170℃的双螺杆挤出机中进行挤出、造粒,得到PVA-co-PE/CAB复合材料；
步骤2、将PVA-co-PE/CAB复合材料分散于20ml的水和的20ml叔丁醇的混合溶液中,充分搅拌分散得到纳米纤维悬浮液；
步骤3、取0.1g聚乙烯醇，在80℃下搅拌充分溶解于20ml的水中，制备得到质量浓度为1%的聚乙烯醇粘合剂溶液；
步骤4、将步骤3制备的聚乙烯醇粘合剂溶液加入到步骤2制备的纳米纤维悬浮液中,混合均匀，置于容器模板中,在-10℃下冷冻,干燥,即可得到PVA-co-PE纳米纤维材料。
实施例2
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:1，其余完全与实施例1相同。
实施例3
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:2，其余完全与实施例1相同。
实施例4
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:5，其余完全与实施例1相同。
实施例5
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:10，其余完全与实施例1相同。
实施例6
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:15，其余完全与实施例1相同。
实施例7
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:20，其余完全与实施例1相同。
实施例8
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:25，其余完全与实施例1相同。
实施例9
与实施例10不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:30，其余完全与实施例1相同。
实施例10
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为3:1，其余完全与实施例1相同。
实施例11
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为5:1，其余完全与实施例1相同。
实施例12
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为10:1，其余完全与实施例1相同。
实施例13
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为15:1，其余完全与实施例1相同。
实施例14
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为20:1，其余完全与实施例1相同。
实施例15
与实施例1不同在于，所述的纳米复合浸渍液中PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为1:1，其余完全与实施例1相同。
对比例1
与实施例1不同在于，纳米复合浸渍液仅仅是纳米NaY分子溶液，质量浓度为5%，其余完全与实施例1相同。
对比例2
与实施例1不同在于，纳米复合浸渍液仅仅是PVA-co-PE纳米纤维材料溶液，质量浓度为5%，其余完全与实施例1相同。
对比例3
与实施例1不同在于，纳米复合浸渍液为PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米zsm-5分子筛溶液，质量比为15:1，质量浓度为5%，其余完全与实施例1相同。
对比例4
与实施例1不同在于，纳米复合浸渍液为PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米zsm-5分子筛溶液，质量比为1:1，质量浓度为5%，其余完全与实施例1相同。
对比例5
与实施例1不同在于，纳米复合浸渍液为PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米zsm-5分子筛溶液，质量比为5:1，质量浓度为5%，其余完全与实施例1相同。
将同一块杨木材分割成21组分别进行对应组别的改性，吸水率和弹性模量性能试验，
测试结果如下：
试验显示，实施例制备的木材具有很好的弹性模量，对于吸水率，其实施例13显示出了很好的耐水性，锦基金只有16%的吸水率，可见PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛质量比为15:1对于吸水性的协同效应好。
Claims (3)
1.一种高耐水性纳米改性木材，其特征在于，通过以下方法制备而成：
步骤一：将木材微波处理，并配制纳米复合浸渍液；
步骤二：将微波处理后的木材和纳米复合浸渍液加入到反应罐中，并使木材浸没于浸渍液中， 将反应罐密闭后，向其中通入空气，使反应罐中的压力达到1.2MPa～1.3MPa，并保持30min；
步骤三：将反应罐的压力降至常压后取出木材，再用铝箔纸将浸渍后的木材包裹起来，先在室温常压状态下放置10h～20h，然后加热至温度为90℃～120℃并保持6h～9h，将木材置于真空干燥箱中，于常温下抽真空至木材恒重，得到纳米复合木材。
2.根据权利要求1所述的一种高耐水性纳米改性木材，其特征在于，所述的纳米复合浸渍液为
PVA-co-PE纳米纤维材料和纳米NaY分子筛的水溶液，质量浓度为5%。
3.根据权利要求2所述的一种高耐水性纳米改性木材，其特征在于，
所述的PVA-co-PE纳米纤维材料制备方法如下：
步骤1、将20g的聚乙烯醇一乙烯共聚物与10g的醋酸丁酸纤维素进行均匀混合,在加工温度为170℃的双螺杆挤出机中进行挤出、造粒,得到PVA-co-PE/CAB复合材料；
步骤2、将PVA-co-PE/CAB复合材料分散于20ml的水和的20ml叔丁醇的混合溶液中,充分搅拌分散得到纳米纤维悬浮液；
步骤3、取0.1g聚乙烯醇，在80℃下搅拌充分溶解于20ml的水中，制备得到质量浓度为1%的聚乙烯醇粘合剂溶液；
步骤4、将步骤3制备的聚乙烯醇粘合剂溶液加入到步骤2制备的纳米纤维悬浮液中,混合均匀，置于容器模板中,在-10℃下冷冻,干燥,即可得到PVA-co-PE纳米纤维材料。
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