CN113414082A - 一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，属于纳米涂布领域，一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，通过铝粉层和富氧条设置，微加热时，富氧条受热破裂，一方面其内部的防水胶液溢出，及时定位富氧条的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，另一方面氧气溢出与铝粉层接触，从而形成致密度氧化膜，相较于现有技术，显著提高纳米涂布层的阻隔性，同时在外界空气渗入接触到铝粉层时，表层未氧化的铝粉消耗外界氧气，进一步提高阻隔性，同时使氧化膜致密性提高，进而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，延长木材的使用寿命。

Description

一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺
技术领域
本发明涉及纳米涂布领域，更具体地说，涉及一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺。
背景技术
木材是一种天然的有机复合材料，具有结构层次分明、构造复杂有序、分级结构鲜明、多孔结构精细等特性，同时具有各向异性、低密度、高弹性、机械性能优良和来源丰富、可再生、清洁等特点。值得强调的是木材或木制产品本身具备的良好的物理性质和无比拟的室内环境特性导致它从本质上不同于其他材料，例如可渗透性、易制作性和室内调温调湿特性等。
然而，当面对外界环境侵蚀时，例如酸雨和高温等，木材表面极容易产生晦暗、粗糙、褪色和裂纹等缺陷。因而一般需要对木材表面进行纳米材料的涂布，但是现有技术中的纳米涂布层在阻隔性上存在一定的缺陷，尤其是对于气体这种分子极小的物质，拦截效果较差，导致外界空气易渗入木材内，导致木材内微生物较为活跃，影响木材的使用寿命。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，它通过铝粉层和富氧条设置，微加热时，富氧条受热破裂，一方面其内部的防水胶液溢出，及时定位富氧条的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，另一方面氧气溢出与铝粉层接触，从而形成致密度氧化膜，相较于现有技术，显著提高纳米涂布层的阻隔性，同时在外界空气渗入接触到铝粉层时，表层未氧化的铝粉消耗外界氧气，进一步提高阻隔性，同时使氧化膜致密性提高，进而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，延长木材的使用寿命。2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，包括以下步骤：
S1、首先对木材进行干燥，使木材内含水率不高于5％，然后对木材各个表面进行预处理；
S2、在预处理后的木材表面填充富氧条，然后在无氧环境中，在木材表面喷涂一层铝粉层；
S3、喷涂之后，对木材表面进行微加热处理，使富氧条受热膨胀，使其内部氧气释放，并渗出与铝粉层内侧接触，使氧气被消耗，并使铝粉层内侧形成致密的氧化膜；
S4、最后在铝粉层表面涂布二氧化硅纳米涂层，完成木材表面高阻隔性的纳米涂布层的制备。
进一步的，所述步骤S1中木材的预处理具体操作为：首先对木材表面进行抛光处理，然后对抛光后的木材表面进行开凿储氧孔处理，储氧孔便于放置富氧条，使富氧条的存在不易对后续铝粉层的厚薄均匀性造成影响，然后对储氧孔内壁进行磨毛处理，使在微加热处理时，膨胀的富氧条与其内壁紧密接触时，局部容易受到不均匀的力，进而便于富氧条破裂，使其内部的氧气溢出，加速铝粉层上靠近木材一侧的铝粉快速消耗氧气形成氧化膜，进而显著增大木材表面纳米涂布层的阻隔性。
进一步的，所述木材表面储氧孔的孔隙深度不大于5mm，内径不大于3mm，孔隙过大，易影响铝粉层和外侧的二氧化硅纳米涂层的稳定性，孔隙过小其内部难以放置富氧条，所述富氧条的长度比储氧孔深度小1-1.5mm，使富氧条受热膨胀时，在纵向上具备一定的余量，从而使其不易直接向外挤压铝粉层，使其强度和稳定性更高。
进一步的，所述步骤S2中喷涂铝粉时，对木材表面的储氧孔处进行补料处理，使铝粉填充富氧条和储氧孔之间的空隙，有效填补内部的空隙，使木材表面形成的纳米涂布强度更高，不易出现局部塌陷的情况。
进一步的，所述富氧条包括储胶封层以及固定连接在储胶封层上端的储胶封层，所述储胶封层与储胶封层内部填充有内衬网芯和氧气，所述氧气均匀分布在内衬网芯内，内衬网芯用于提高整个富氧条的强度，使其在破裂氧气溢出后，其仍然具备一定的机械承载性，进而有效保证纳米涂层的强度以及稳定性，使涂层不易局部塌陷开裂，进而有效维持其阻隔性，有效避免外界空气中氧气与木材内微生物接触，进而有效抑制微生物的生长繁殖，从而延长木材的使用寿命。
进一步的，所述储胶封层为非弹性材料制成，所述储胶封层为双层的弹性结构，且双层的储胶封层内填充有防水胶液，受热时内衬网芯中的氧气膨胀，挤压储胶封层朝向储氧孔内壁移动，从而与经过磨毛的粗糙内壁发生摩擦挤压，进而便于储胶封层的破裂。
进一步的，所述储胶封层外端固定连接有多个均匀分布的力破顶杆，所述力破顶杆包括与储胶封层外表面固定连接的自破球以及连接在自破球端部的助破杆，所述助破杆固定贯穿储胶封层的外层并与储胶封层内层相接触。
进一步的，所述自破球为脆性材料制成，使得在受到氧气膨胀的挤压力时，自破球直接与储氧孔内壁挤压接触，使自破球受力较大时便于破裂，从而使内部的防水胶液溢出，一方面有效填补富氧条与内壁之间的空隙，另一方面，有效便于及时定位富氧条的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，所述助破杆为硬质材料制成，使膨胀时助破杆可以对储胶封层产生局部较为集中的力，便于储胶封层的破裂，从而便于内嵌网芯的氧气及时溢出与铝粉反应。
进一步的，多个所述富氧条内氧气的总量小于铝粉层完全氧化所需要的氧气量，且富氧条内氧气总量不少于铝粉层完全氧化所需氧气量的2/3，一方面使氧气在溢出时，能够完全被铝粉层消耗，进而有效降低本木材表面氧气含量，有效避免因氧气含量较高，造成木材内微生物活跃而使木材被生物腐蚀的情况发生，另一方面使部分位于纳米涂布层内的铝粉层未完全氧化形成养护膜，使外界渗入纳米涂布层内的空气中的氧气能够及时被拦截吸收，相较于现有技术，显著提高本纳米涂布层的阻隔性，从而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，进而有效延长本木材的使用寿命。
进一步的，所述微加热处理的温度为60-75℃，且微加热时间持续时间不低于30min，使氧气的膨胀速度以及膨胀程度不至于过快，进而有效保护纳米涂布层的稳定性。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过铝粉层和富氧条设置，微加热时，富氧条受热破裂，一方面其内部的防水胶液溢出，及时定位富氧条的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，另一方面氧气溢出与铝粉层接触，从而形成致密度氧化膜，相较于现有技术，显著提高纳米涂布层的阻隔性，同时在外界空气渗入接触到铝粉层时，表层未氧化的铝粉消耗外界氧气，进一步提高阻隔性，同时使氧化膜致密性提高，进而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，延长木材的使用寿命。
(2)步骤S1中木材的预处理具体操作为：首先对木材表面进行抛光处理，然后对抛光后的木材表面进行开凿储氧孔处理，储氧孔便于放置富氧条，使富氧条的存在不易对后续铝粉层的厚薄均匀性造成影响，然后对储氧孔内壁进行磨毛处理，使在微加热处理时，膨胀的富氧条与其内壁紧密接触时，局部容易受到不均匀的力，进而便于富氧条破裂，使其内部的氧气溢出，加速铝粉层上靠近木材一侧的铝粉快速消耗氧气形成氧化膜，进而显著增大木材表面纳米涂布层的阻隔性。
(3)木材表面储氧孔的孔隙深度不大于5mm，内径不大于3mm，孔隙过大，易影响铝粉层和外侧的二氧化硅纳米涂层的稳定性，孔隙过小其内部难以放置富氧条，富氧条的长度比储氧孔深度小1-1.5mm，使富氧条受热膨胀时，在纵向上具备一定的余量，从而使其不易直接向外挤压铝粉层，使其强度和稳定性更高。
(4)步骤S2中喷涂铝粉时，对木材表面的储氧孔处进行补料处理，使铝粉填充富氧条和储氧孔之间的空隙，有效填补内部的空隙，使木材表面形成的纳米涂布强度更高，不易出现局部塌陷的情况。
(5)富氧条包括储胶封层以及固定连接在储胶封层上端的储胶封层，储胶封层与储胶封层内部填充有内衬网芯和氧气，氧气均匀分布在内衬网芯内，内衬网芯用于提高整个富氧条的强度，使其在破裂氧气溢出后，其仍然具备一定的机械承载性，进而有效保证纳米涂层的强度以及稳定性，使涂层不易局部塌陷开裂，进而有效维持其阻隔性，有效避免外界空气中氧气与木材内微生物接触，进而有效抑制微生物的生长繁殖，从而延长木材的使用寿命。
(6)储胶封层为非弹性材料制成，储胶封层为双层的弹性结构，且双层的储胶封层内填充有防水胶液，受热时内衬网芯中的氧气膨胀，挤压储胶封层朝向储氧孔内壁移动，从而与经过磨毛的粗糙内壁发生摩擦挤压，进而便于储胶封层的破裂。
(7)储胶封层外端固定连接有多个均匀分布的力破顶杆，力破顶杆包括与储胶封层外表面固定连接的自破球以及连接在自破球端部的助破杆，助破杆固定贯穿储胶封层的外层并与储胶封层内层相接触。
(8)自破球为脆性材料制成，使得在受到氧气膨胀的挤压力时，自破球直接与储氧孔内壁挤压接触，使自破球受力较大时便于破裂，从而使内部的防水胶液溢出，一方面有效填补富氧条与内壁之间的空隙，另一方面，有效便于及时定位富氧条的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，助破杆为硬质材料制成，使膨胀时助破杆可以对储胶封层产生局部较为集中的力，便于储胶封层的破裂，从而便于内嵌网芯的氧气及时溢出与铝粉反应。
(9)多个富氧条内氧气的总量小于铝粉层完全氧化所需要的氧气量，且富氧条内氧气总量不少于铝粉层完全氧化所需氧气量的2/3，一方面使氧气在溢出时，能够完全被铝粉层消耗，进而有效降低本木材表面氧气含量，有效避免因氧气含量较高，造成木材内微生物活跃而使木材被生物腐蚀的情况发生，另一方面使部分位于纳米涂布层内的铝粉层未完全氧化形成养护膜，使外界渗入纳米涂布层内的空气中的氧气能够及时被拦截吸收，相较于现有技术，显著提高本纳米涂布层的阻隔性，从而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，进而有效延长本木材的使用寿命。
(10)微加热处理的温度为60-75℃，且微加热时间持续时间不低于30min，使氧气的膨胀速度以及膨胀程度不至于过快，进而有效保护纳米涂布层的稳定性。
附图说明
图1为本发明的主要的流程框图；
图2为本发明的预处理后的木材的结构示意图；
图3为本发明的储氧孔处的结构示意图；
图4为本发明的富氧条的结构示意图；
图5为图4中A处的结构示意图。
图中标号说明：
1富氧条、11储胶封层、12定位板、2力破顶杆、21自破球、22助破杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，包括以下步骤：
S1、首先对木材进行干燥，使木材内含水率不高于5％，然后对木材各个表面进行预处理；
S2、在预处理后的木材表面填充富氧条1，然后在无氧环境中，在木材表面喷涂一层铝粉层；
S3、喷涂之后，对木材表面进行微加热处理，使富氧条1受热膨胀，使其内部氧气释放，并渗出与铝粉层内侧接触，使氧气被消耗，并使铝粉层内侧形成致密的氧化膜，微加热处理的温度为60-75℃，且微加热时间持续时间不低于30min，使氧气的膨胀速度以及膨胀程度不至于过快，进而有效保护纳米涂布层的稳定性；
S4、最后在铝粉层表面涂布二氧化硅纳米涂层，完成木材表面高阻隔性的纳米涂布层的制备。
请参阅图2，图中a表示木材、b表示储氧孔，步骤S1中木材的预处理具体操作为：首先对木材表面进行抛光处理，然后对抛光后的木材表面进行开凿储氧孔处理，储氧孔便于放置富氧条1，使富氧条1的存在不易对后续铝粉层的厚薄均匀性造成影响，然后对储氧孔内壁进行磨毛处理，使在微加热处理时，膨胀的富氧条1与其内壁紧密接触时，局部容易受到不均匀的力，进而便于富氧条1破裂，使其内部的氧气溢出，加速铝粉层上靠近木材一侧的铝粉快速消耗氧气形成氧化膜，进而显著增大木材表面纳米涂布层的阻隔性。
请参阅图3，木材表面储氧孔的孔隙深度不大于5mm，内径不大于3mm，孔隙过大，易影响铝粉层和外侧的二氧化硅纳米涂层的稳定性，孔隙过小其内部难以放置富氧条1，富氧条1的长度比储氧孔深度小1-1.5mm，使富氧条1受热膨胀时，在纵向上具备一定的余量，从而使其不易直接向外挤压铝粉层，使其强度和稳定性更高，步骤S2中喷涂铝粉时，对木材表面的储氧孔处进行补料处理，使铝粉填充富氧条1和储氧孔之间的空隙，有效填补内部的空隙，使木材表面形成的纳米涂布强度更高，不易出现局部塌陷的情况。
请参阅图4，富氧条1包括储胶封层11以及固定连接在储胶封层11上端的储胶封层12，储胶封层12与储胶封层11内部填充有内衬网芯和氧气，氧气均匀分布在内衬网芯内，内衬网芯用于提高整个富氧条1的强度，使其在破裂氧气溢出后，其仍然具备一定的机械承载性，进而有效保证纳米涂层的强度以及稳定性，使涂层不易局部塌陷开裂，进而有效维持其阻隔性，有效避免外界空气中氧气与木材内微生物接触，进而有效抑制微生物的生长繁殖，从而延长木材的使用寿命；多个富氧条1内氧气的总量小于铝粉层完全氧化所需要的氧气量，且富氧条1内氧气总量不少于铝粉层完全氧化所需氧气量的2/3，一方面使氧气在溢出时，能够完全被铝粉层消耗，进而有效降低本木材表面氧气含量，有效避免因氧气含量较高，造成木材内微生物活跃而使木材被生物腐蚀的情况发生，另一方面使部分位于纳米涂布层内的铝粉层未完全氧化形成养护膜，使外界渗入纳米涂布层内的空气中的氧气能够及时被拦截吸收，相较于现有技术，显著提高本纳米涂布层的阻隔性，从而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，进而有效延长本木材的使用寿命，储胶封层12为非弹性材料制成，储胶封层11为双层的弹性结构，且双层的储胶封层11内填充有防水胶液，受热时内衬网芯中的氧气膨胀，挤压储胶封层11朝向储氧孔内壁移动，从而与经过磨毛的粗糙内壁发生摩擦挤压，进而便于储胶封层11的破裂。
请参阅图5，储胶封层11外端固定连接有多个均匀分布的力破顶杆2，力破顶杆2包括与储胶封层11外表面固定连接的自破球21以及连接在自破球21端部的助破杆22，助破杆22固定贯穿储胶封层11的外层并与储胶封层11内层相接触，自破球21为脆性材料制成，使得在受到氧气膨胀的挤压力时，自破球21直接与储氧孔内壁挤压接触，使自破球21受力较大时便于破裂，从而使内部的防水胶液溢出，一方面有效填补富氧条1与内壁之间的空隙，另一方面，有效便于及时定位富氧条1的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，助破杆22为硬质材料制成，使膨胀时助破杆22可以对储胶封层11产生局部较为集中的力，便于储胶封层11的破裂，从而便于内嵌网芯的氧气及时溢出与铝粉反应。
通过铝粉层和富氧条1设置，在微加热处理时，富氧条1受热破裂，一方面，其内部的防水胶液溢出，有效填补富氧条1与内壁之间的空隙，同时便于及时定位富氧条1的横向位置，使其膨胀时，不易发生纵向的形变，从而有效避免其对外部的纳米涂布层的稳定性造成影响，另一方面氧气溢出与铝粉层接触，从而形成致密度氧化膜，相较于现有技术，显著提高纳米涂布层的阻隔性，同时在外界空气渗入接触到铝粉层时，表层未氧化的铝粉消耗外界氧气，进一步提高阻隔性，同时使氧化膜致密性提高，进而有效抑制木材内微生物的活跃性以及繁殖，有效延长本木材的使用寿命。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先对木材进行干燥，使木材内含水率不高于5％，然后对木材各个表面进行预处理；
S2、在预处理后的木材表面填充富氧条(1)，然后在无氧环境中，在木材表面喷涂一层铝粉层；
S3、喷涂之后，对木材表面进行微加热处理，使富氧条(1)受热膨胀，使其内部氧气释放，并渗出与铝粉层内侧接触，使氧气被消耗，并使铝粉层内侧形成致密的氧化膜；
S4、最后在铝粉层表面涂布二氧化硅纳米涂层，完成木材表面高阻隔性的纳米涂布层的制备。
2.根据权利要求1所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述步骤S1中木材的预处理具体操作为：首先对木材表面进行抛光处理，然后对抛光后的木材表面进行开凿储氧孔处理，然后对储氧孔内壁进行磨毛处理。
3.根据权利要求2所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述木材表面储氧孔的孔隙深度不大于5mm，内径不大于3mm，所述富氧条(1)的长度比储氧孔深度小1-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述步骤S2中喷涂铝粉时，对木材表面的储氧孔处进行补料处理，使铝粉填充富氧条(1)和储氧孔之间的空隙。
5.根据权利要求1所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述富氧条(1)包括储胶封层(11)以及固定连接在储胶封层(11)上端的储胶封层(12)，所述储胶封层(12)与储胶封层(11)内部填充有内衬网芯和氧气，所述氧气均匀分布在内衬网芯内。
6.根据权利要求5所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述储胶封层(12)为非弹性材料制成，所述储胶封层(11)为双层的弹性结构，且双层的储胶封层(11)内填充有防水胶液。
7.根据权利要求6所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述储胶封层(11)外端固定连接有多个均匀分布的力破顶杆(2)，所述力破顶杆(2)包括与储胶封层(11)外表面固定连接的自破球(21)以及连接在自破球(21)端部的助破杆(22)，所述助破杆(22)固定贯穿储胶封层(11)的外层并与储胶封层(11)内层相接触。
8.根据权利要求7所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述自破球(21)为脆性材料制成，所述助破杆(22)为硬质材料制成。
9.根据权利要求5所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：多个所述富氧条(1)内氧气的总量小于铝粉层完全氧化所需要的氧气量，且富氧条(1)内氧气总量不少于铝粉层完全氧化所需氧气量的2/3。
10.根据权利要求1所述的一种木材表面高阻隔性纳米涂布层制备工艺，其特征在于：所述微加热处理的温度为60-75℃，且微加热时间持续时间不低于30min。
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