CN111660390A - 一种改善柳木表面润湿性能的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善柳木表面润湿性能的处理方法；涉及工艺品技术领域，包括以下步骤：a)在压力条件下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理；b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理；c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理；d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可；本发明提供了一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，通过本发明方法处理后的柳木表面的润湿性能得到大幅度的提高，经过处理后的柳木表面的接触角得到明显的降低。
Description
技术领域
本发明属于工艺品技术领域，特别是一种改善柳木表面润湿性能的处理方法。
背景技术
木质工艺品是通过利用各种木头为主要原料，采用人工制作或者机器制作而成，具有较高的使用价值和艺术价值，广泛受到消费者的青睐。
柳木木质结构细密，质软，刨光后光滑，易燃，防腐能力稍差。白木质宽度随生长条件而转变，颜色为淡米褐色。其心材颜色刚相反，为淡红棕色至棕灰色。柳木具有精细均匀的纹理，虽然通常为直纹，有时会有斜交木纹，或者呈现圆形纹。
现有技术中，通过对柳木表面进行涂装，不仅能够提高柳木的利用效率和延长柳木产品的使用寿命，同时，还能够不同程度的提高柳木制品的产品性能和质量品质，提高柳木的耐久性和增强视觉美感，然而，对于柳木表面进行涂装处理，由于涂料漆膜的附着力不佳，容易导致漆膜的脱落，而这与柳木表面能、表面润湿性能具有直接的关系，提高柳木表面的润湿性能，能够显著的提高涂料在柳木表面的铺展，提高附着力，进而提高使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，包括以下步骤：
a)在压力条件下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理；
通过以以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理，能够促使乙烯基三乙氧基硅烷接枝到柳木表层纤维素表面基团上，从而进一步的增加了柳木表面的羟基数量，进而降低了柳木表面的接触角，使得涂料，尤其是水性涂料更易于在柳木表面进行铺展开，在多羟基的引导作用下，能够更深层次的渗透到柳木内部组织，大幅度的提高了涂料与柳木之间的结合附着力；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可；
通过经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，能够降低纤维素结晶区水分散失，使得相邻纤维素分子链之间的距离缩小，并且能够形成新的氢键结合，同时，由于脉冲电场的作用，石墨与纳米氧化锌复合体能够更易于插入柳木表层孔隙中，形成更加稳定的分散结构，尤其是，柳木经过了硅烷化处理，能够形成连接网络桥梁，促使纤维素分子排列更加紧密，纤维素的结晶度得到一定的提高，柳木表面的润湿性能得到一定的增强。
所述压力条件为10-13MPa压力。
所述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为4-5:30-35:30-40。
所述对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：
在10-13MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理40-45min，然后取出，烘干至含水率8%，即得；
所述柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：600-650mL。
所述复合处理为：
将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；
将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；
将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度138-145℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可。
微波处理功率为500W；
所述石墨分散液质量分数为5-7%；
所述硝酸锌溶液质量分数为14.5%；
所述石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；
所述柳木与混合分散液混合比例为350-400g：500mL。
所述水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可。
所述对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：
将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间45-50min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒10-12kV。
所述方法处理得到的柳木在柳木工艺品领域的应用。
有益效果：本发明提供了一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，通过本发明方法处理后的柳木表面的润湿性能得到大幅度的提高，经过处理后的柳木表面的接触角得到明显的降低，通过以以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理，能够促使乙烯基三乙氧基硅烷接枝到柳木表层纤维素表面基团上，从而进一步的增加了柳木表面的羟基数量，进而降低了柳木表面的接触角，使得涂料，尤其是水性涂料更易于在柳木表面进行铺展开，在多羟基的引导作用下，能够更深层次的渗透到柳木内部组织，大幅度的提高了涂料与柳木之间的结合附着力，本发明通过经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，能够降低纤维素结晶区水分散失，使得相邻纤维素分子链之间的距离缩小，并且能够形成新的氢键结合，同时，由于脉冲电场的作用，石墨与纳米氧化锌复合体能够更易于插入柳木表层孔隙中，形成更加稳定的分散结构，尤其是，柳木经过了硅烷化处理，能够形成连接网络桥梁，促使纤维素分子排列更加紧密，纤维素的结晶度得到一定的提高，柳木表面的润湿性能得到一定的增强。
附图说明
图1为实施例4柳木水接触角图。
图2为空白对照组柳木水接触角图。
具体实施方式
一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，包括以下步骤：
a)在压力条件下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可。
所述压力条件为10-13MPa压力。
所述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为4-5:30-35:30-40；
乙烯基三乙氧基硅烷（VTES），上海麦克林生化科技有限公司。
所述对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：
在10-13MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理40-45min，然后取出，烘干至含水率8%，即得；
所述柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：600-650mL。
所述复合处理为：
将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；
将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；
将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度138-145℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可。
微波处理功率为500W；
其中，氨水采用饱和氨水；
所述石墨分散液质量分数为5-7%；
所述硝酸锌溶液质量分数为14.5%；
所述石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；
所用的石墨、硝酸锌均为分析纯试剂，未经过进一步纯化直接使用；
石墨的粒度为1-3μm；
所述柳木与混合分散液混合比例为350-400g：500mL。
所述水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可。
所述对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：
将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间45-50min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒10-12kV。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，包括以下步骤：
a)在10MPa压力下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理，乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为4:30:30，对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：在10MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理40min，然后取出，烘干至含水率8%，即得，柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：600mL；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理，复合处理为：将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度138℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可，石墨分散液质量分数为5%；硝酸锌溶液质量分数为14.5%；石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；柳木与混合分散液混合比例为350g：500mL；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理，水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可，对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间45min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒10kV。
柳木表面接触角的测试：
采用德国Kruss公司DSA20型接触角测试仪，按照躺滴法要求，将液体滴到平滑均匀的实施例1与空白对照组柳木表面，检测接触角：
表1
空白对照组：未处理的相同柳木；
由表1可以看出，经过本发明方法处理后的柳木表面接触角大幅度降低，柳木表面润湿性能得到极大的改善。
实施例2
一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，包括以下步骤：
a)在13MPa压力下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理，乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为5:35:40，对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：在13MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理45min，然后取出，烘干至含水率8%，即得，柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：650mL；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理，复合处理为：将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度145℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可，石墨分散液质量分数为7%；硝酸锌溶液质量分数为14.5%；石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；柳木与混合分散液混合比例为400g：500mL；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理，水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可，对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间50min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒12kV。
柳木表面接触角的测试：
采用德国Kruss公司DSA20型接触角测试仪，按照躺滴法要求，将液体滴到平滑均匀的实施例2柳木表面，检测接触角：
表2
实施例3
一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，包括以下步骤：
a)在11MPa压力下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理，乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为4.2:32:35，对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：在11MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理42min，然后取出，烘干至含水率8%，即得，柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：610mL；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理，复合处理为：将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度139℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可，石墨分散液质量分数为5-7%；硝酸锌溶液质量分数为14.5%；石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；柳木与混合分散液混合比例为370g：500mL；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理，水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可，对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间47min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒11kV。
柳木表面接触角的测试：
采用德国Kruss公司DSA20型接触角测试仪，按照躺滴法要求，将液体滴到平滑均匀的实施例3柳木表面，检测接触角：
表3
实施例4
一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，包括以下步骤：
a)在12MPa压力下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理，乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为5:30:30，对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：在12MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理45min，然后取出，烘干至含水率8%，即得，柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：635mL；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理，复合处理为：将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度142℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可，石墨分散液质量分数为6%；硝酸锌溶液质量分数为14.5%；石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；柳木与混合分散液混合比例为400g：500mL；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理，水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可，对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间47min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒11kV。
柳木表面接触角的测试：
采用德国Kruss公司DSA20型接触角测试仪，按照躺滴法要求，将液体滴到平滑均匀的实施例4柳木表面，检测接触角：
表4
图1为实施例4水的接触角；图2为空白对照组水的接触角。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：：
a)在压力条件下，以乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液为处理液对待处理的柳木进行表面硅烷化处理；
b)以微波水热法对经过硅烷化处理后的柳木进行复合处理；
c）对复合处理后的柳木进行水分平衡处理；
d）对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理，然后再经过干燥，即可。
2.根据权利要求1所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述压力条件为10-13MPa压力。
3.根据权利要求1所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水质量比为4-5:30-35:30-40。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述对待处理的柳木进行表面硅烷化处理为：
在10-13MPa压力下，将柳木放入到乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸渍处理40-45min，然后取出，烘干至含水率8%，即得；
所述柳木与乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液混合比例为500g：600-650mL。
5.根据权利要求1述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述复合处理为：
将石墨均匀分散到水中，得到石墨分散液；
将硝酸锌溶解于水中，得到硝酸锌溶液；
将硝酸锌溶液滴加到石墨分散液中，得到混合分散液，然后再将柳木添加到混合分散液中，再添加氨水，调节pH至10.5，密封置于微波反应器内，设定温度程序5min内达到反应温度138-145℃并且保持15min，然后再进行取出，分别用去离子水和无水乙醇清洗2次，再进行干燥，即可。
6.根据权利要求5所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述石墨分散液质量分数为5-7%；
所述硝酸锌溶液质量分数为14.5%；
所述石墨分散液与硝酸锌溶液混合体积比为1:1；
所述柳木与混合分散液混合比例为350-400g：500mL。
7.根据权利要求1所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述水分平衡处理为将复合处理后的柳木放入空气相对湿度为70%环境下放置1小时，即可。
8.根据权利要求1所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于：所述对经过水分平衡处理后的柳木进行脉冲电场处理为：
将对经过水分平衡处理后的柳木置于高压脉冲电场的极板上，固定极板间距离为3.5cm，处理时间45-50min，设定脉冲电场参数：脉冲频率550Hz，脉冲宽度7μs，控制脉冲电场的电压恒10-12kV。
9.根据权利要求1所述的一种改善柳木表面润湿性能的处理方法，其特征在于，所述方法处理得到的柳木在柳木工艺品领域的应用。
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