CN110936453A - 一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，该工艺仅需要钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PH试纸和蒸馏水等处理原料，利用处理原料配置表面改性处理的溶胶，将木材浸渍到所述溶液并进行超声波处理，后置于烘箱中干燥，得到表面改性处理的热处理木材‑纳米复合材料，制备工艺相对简单，处理工艺周期较短；且本发明的处理工艺可使具有抗紫外性能的纳米材料与热处理木材形成稳定的连接，本发明的表面处理后热处理木材的漆膜附着力未出现降低的情况；同时本发明所需成本相对较低。

Description

一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法
技术领域
本发明涉及工业化生产热处理木材的表面改性处理工艺领域，特别是涉及热处理木材自然老化性能增强的处理方法。
背景技术
热处理木材常被广泛的用于建筑室外装饰和景观结构材料，它不仅拥有较好的尺寸稳定性，而且其优雅深沉的材色给人以温暖感和亲切感。木材热处理是一种环境友好型木材改性工艺，因其制备过程无任何化工原料添加而被消费者广泛喜爱，现有研究表明，热处理能够有效改善木材的尺寸稳定性和材色。
现有技术CN 109079939 A公开了一种性能稳定的木材染色方法，包括以下步骤:(1)染 色剂的制备;(2)木材预处理;(3)一次染色; (4)二次染色。通过本发明染色方法得到的木材，颜色独特，染色剂附着能力强，能够抵抗紫外线，性能稳定，可以长时间保持木材的色泽，具有很好的经济效益和市场推广价值。
现有技术CN 108858568 A公开了一种提高木材稳定性和防水性能的加工处理方法，包括以下处理步骤:将所需处理木材经初步加工后，在45-50°C下初步烘干20-30分钟，再将烘干后的木材依次处理液1、2中浸泡，经本发明的方法处理所得到的木材，可以将普通木材转变成高密度的油性木材，大大提高了木材的防 水性能和稳定性，提高了木材的硬度，且经加工得到的木材具有芳香气味，采用本发明处理后的木材，其后期加工处理的难度和成本也将降低。
现有技术主要针对传统木材进行光稳定化处理。而热处理木材其木材组分及化学结构发生显著变化，针对该材料的光稳定处理方法目前还是空缺状态。目前现有技术存在处理工艺复杂，成本相对较高和处理工艺周期较长等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，主要应用于热处理木材进行针对性处理，在热处理木材表面形成一层稳定和均匀的光稳定材料，同时不会改变木材原有的材色和纹理，在表面处理上成本低廉，非常适合工业化应用。
一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、提供热处理木材，分别选用185℃热处理木材（用于要求尺寸稳定性场合）和215℃热处理木材（用于要求耐久性场合）；
B、提供钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PH试纸、蒸馏水；利用所述钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水调制溶液，形成纳米表面改性处理所用的溶胶；
C、将所述木材浸渍到所述溶液一并放入额定功率100W的超声波清洗机中处理60min，浸渍处理后置于烘箱中干燥处理，得到表面增强处理的碳化木复合材料；
D、对所述碳化木复合材料进行浸渍处理条件为：处理温度25℃，处理时间30min。
E、利用钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水来配置纳米表面改性溶胶的具体工艺为：
F、在室温下，用搅拌频率为50Hz-60Hz的磁力搅拌方式搅拌60min，将500ml钛酸丁酯缓慢加入含450ml无水乙醇和50ml冰乙酸的混合溶液中反应30min；然后用冰醋酸调制为适当的PH的2000ml蒸馏水，将适当蒸馏水缓慢加入前步骤的溶液中不断搅拌，室温反应2-6小时进行溶胶合成，得到TiO2溶胶。
G、调制溶液PH值至4-7。
H、调制好酸碱度的溶液加入500ml蒸馏水，并进行磁力搅拌，其中搅拌速度为60-150转/min，搅拌时间为60min。
I、所述溶胶合成过程的反应温度为25℃。
J、浸渍处理完成后碳化木置于室温环境下自然干燥，其中干燥时间为0.5-3h。
K、浸渍处理及自然干燥后的碳化木置于烘箱中进行强制干燥，其中干燥烘箱温度为103℃，干燥时间为4-8h。
本发明的有益效果在于：
第一、本发明主要应用于热处理木材进行针对性处理，在热处理木材表面形成一层稳定和均匀的光稳定材料，同时不会改变木材原有的材色和纹理。
第二、本发明针对于热处理木材进行表面处理，与现有技术的处理工艺相比，本发明的处理工艺可使具有抗紫外性能的纳米材料与热处理木材形成稳定的连接。本发明的表面处理后热处理木材的漆膜附着力未出现降低的情况。同时本发明所需成本相对较低。
第三、本发明的工艺仅需要钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PH试纸和蒸馏水等处理原料，利用处理原料配置表面改性处理的溶胶。将木材浸渍到所述溶液并进行超声波处理，后置于烘箱中干燥，得到表面改性处理的热处理木材-纳米复合材料。制备工艺相对简单，处理工艺周期较短。
第四、本发明的处理原料均较为便宜，在表面处理成本上该发明有较大优势，非常适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的处理碳化木后其表面均匀原位生长纳米TiO2颗粒电镜图。
图3A为未经表面增强处理的热处理木材色差变化。
图3B为 表面增强处理后热处理木材色差变化。
图4为表面增强处理对比结果图
其中a为表面未增强处理效果图；b为表面增强处理工艺1效果图；c为表面增强处理工艺2效果图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供热处理木材，分别选用185℃热处理木材（用于要求尺寸稳定性场合）和215℃热处理木材（用于要求耐久性场合），选材是应当注意，热处理的木材完好无任何缺陷；
具体处理方式为：先备好钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PH试纸、蒸馏水；利用前述的钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水调制溶液，形成为纳米表面改性处理所用的溶胶；将所述木材浸渍到所述溶胶内，一并放入超声波清洗机中，其中超声波清洗机额定功率为100W，超声清洗处理60min，浸渍处理后的木材置于烘箱中干燥处理，得到表面增强处理的碳化木复合材料；
浸渍处理完成后碳化木复合材料置于室温环境下自然干燥2h；再把自然干燥后的碳化木置于烘箱在103℃的温度干燥5h；最终获得表面改性的处理木材。
在本发明中，调制溶液的具体操作流程为：在室温下用50Hz-60Hz的搅拌频率进行磁力搅拌，将500ml钛酸丁酯缓慢加入含450ml无水乙醇和50ml冰乙酸的混合溶液中反应30min；然后将蒸馏水缓慢加入前步骤的溶液中不断搅拌，室温下反应2小时，得到TiO2溶胶；再将上述溶液用冰醋酸调配至PH值为4；将调制好酸碱度的溶液中加入500ml蒸馏水，并以速度为120转/min的转速进行磁力搅拌60min；浸渍处理完成后碳化木置于室温环境下自然干燥2h；浸渍处理及自然干燥后的碳化木再置于烘箱中，在103℃的温度下干燥为48h，进行强制干燥。
在本发明中，室温环境是指代温度为25℃，相对湿度为65%，同时，工艺中涉及到的水均为蒸馏水。
由图3A、3B可以看出，由人工加速老化试验可确定，在紫外线光照射+温湿度变化环境下，经过表面增强处理的热处理木材色度值稳定性显著提高，即光稳定性能显著提高。
由图4（a、b、c）可以看出，经过表面增强处理的热处理木材经过人工加速老化后，仍然具有优雅和深沉的材色。而未表面处理的热处理木材颜色显著变灰白。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术、或是所属技术领域技术人员熟知的。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、提供热处理木材，分别选用185℃热处理木材（用于要求尺寸稳定性场合）和215℃热处理木材（用于要求耐久性场合）；
B、提供钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PH试纸、蒸馏水；利用所述钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水调制溶液，形成纳米表面改性处理所用的溶胶；
C、将所述木材浸渍到所述溶胶中，且将其一并放入超声波清洗机中进行浸渍处理，浸渍处理后置于烘箱中干燥处理，得到表面增强处理的碳化木复合材料；
D、浸渍处理完成后碳化木置于室温环境下自然干燥0.5-3h；
E、浸渍处理及自然干燥后的碳化木置于烘箱中进行强制干燥，其中干燥烘箱温度为103℃，干燥时间为4-8h。
2.根据权利要求1所述的一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，其特征在于：所述步骤C中，超声波清洗机的额定功率为100W，处理时间为60min。
3.根据权利要求1所述的一种纳米材料增强热处理木材室外耐久性的处理方法，其特征在于：所述不好走C中，处理温度为25℃，处理时间30min。
4.一种利用钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水来配置纳米表面改性溶胶的具体工艺为：
A、在室温下磁力搅拌条件下，将500ml钛酸丁酯缓慢加入含450ml无水乙醇和50ml冰乙酸的混合溶液中反应30min；然后用冰醋酸调制为适当的PH的2000ml蒸馏水，将适当蒸馏水缓慢加入前步骤的溶液中不断搅拌，室温反应2-6小时进行溶胶合成，得到TiO2溶胶；
B、调制溶液PH值至4-7；
C、调制好酸碱度的溶液加入500ml蒸馏水，并进行磁力搅拌，其中搅拌速度为60-150转/min。
5.根据权利要求4所述的一种利用钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水来配置纳米表面改性溶胶的具体工艺，其特征在于：步骤A中溶胶合过程的反应温度为25℃。
6.根据权利要求4所述的一种利用钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水来配置纳米表面改性溶胶的具体工艺，其特征在于：步骤A中磁力搅拌条件是搅拌频率50Hz-60Hz，磁力搅拌时间60min。
7.根据权利要求4所述的一种利用钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水来配置纳米表面改性溶胶的具体工艺，其特征在于：步骤C中磁力搅拌的搅拌时间为60min。
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