CN113459232B - 一种无机钝化液及其制备无机钝化防腐竹木材的方法 - Google Patents

一种无机钝化液及其制备无机钝化防腐竹木材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无机钝化液，由粒度≤3μm无机粉体、无机分散剂、碳酸氢钠和蒸馏水制成；无机粉体由二氧化硅粉、粉体A、粉体B、粉体C和蒙脱土组成；粉体A为伊利石粉或滑石粉；粉体B为高岭土或凹凸棒；粉体C为膨润土或海泡石粉，无机分散剂为六偏磷酸钠、二硅酸钠、三磷酸钠或磷酸五钠。还提供了制备无机钝化防腐竹木材的方法，向无机钝化液中加竹木材，抽真空塑封，在60～100MPa下浸渍后在100℃～125℃下微爆固着处理，40℃～80℃干燥，表面采用压辊密实化处理，经表面涂饰，得到无机钝化防腐竹木材。本发明在较高压力下对竹木材孔隙进行无机填充与表面钝化，经压辊密实化，具有固着性好、绿色环保，对竹木材微生物具有长效广谱防护作用。

Description

一种无机钝化液及其制备无机钝化防腐竹木材的方法
技术领域
本发明属于竹木材加工技术领域，具体涉及一种无机钝化液及其制备无机钝化防腐竹木材的方法。
背景技术
传统木材工业用防腐剂多以重金属盐为主要成分，随着对重金属污染的高度重视，目前逐渐过渡到以铜基金属水溶液为主，并与工业杀菌剂或农药等有机成分进行乳化复配而成，如季胺铜、铜唑等。传统的防腐剂以干扰、抑制或者消灭真菌的方式达到防腐效果，对微生物有杀伤作用的同时，对水生植物及昆虫、哺乳动物等也就一定的毒性。且水溶性功能成分，如金属离子、农药等在使用中容易流失，对生态环境带来潜在的危害。户外水溶性无机涂料技术尚不成熟，普遍存在附着性差，涂膜层容易剥离等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种无机钝化液及其制备无机钝化防腐竹木材的方法，该无机钝化液对竹木材进行钝化防腐处理具有固着性好，不容易流失，可有效防止防霉防腐。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体13％～51％、无机分散剂3％～10％、碳酸氢钠3％～10％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉0.5％～3％、粉体A 0.5％～3％、粉体B 5％～20％、粉体C 2％～5％和蒙脱土5％～20％；
所述粉体A为伊利石粉或者滑石粉；所述粉体B为高岭土或者凹凸棒；所述粉体C为膨润土或者海泡石粉；
所述无机分散剂为六偏磷酸钠、二硅酸钠、三磷酸钠或者磷酸五钠。
本发明的无机粉体水中的分散性良好，配制成无机钝化液稳定性好，并且无机粉体具有一定的硬度和防霉防腐的功能，无机粉体中的各原料均源于自然材料物理加工，不添加重金属元素和农药，对环境土壤水系没有化学危害；
本发明中的无机分散剂溶于水后能够电离出正离子和负离子，这些离子吸附在带有异号电荷的粒子表面，随后在离子表面形成双电层，增加粒子之间的斥力，起到分散粒子和润滑粒子、增强悬浮性的作用。
优选地，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体38％、二硅酸钠8％、碳酸氢钠4％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉2％、滑石粉2％、高岭土15％、海泡石粉4％和蒙脱土15％。
优选地，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体、34％、三磷酸钠6％、碳酸氢钠7％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉2.5％、伊利石粉2.5％、凹凸棒8％、膨润土3％和蒙脱土18％。
本发明还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为800rps～1200rps搅拌5min～15min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为60MPa～100MPa的条件下浸渍15min～40min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为100℃～125℃的烘箱中微爆固着高温处理5min～15min，然后将烘箱温度降至40℃～80℃，干燥至含水率为8％～15％，得到预成品；
浸渍后的竹木材立即进行微爆固着高温处理，在自由水存在和高温的情况下，碳酸氢钠快速发生分解，在竹木材微毛细管道内发生反应，竹木材微毛细管道狭窄，瞬间产生爆炸力，产生的二氧化碳引发局部微爆反应，在竹木材微毛细孔隙内产生局部冲击，促进钝化液的渗透，对无机钝化液中的无机粉体的无机超细颗粒产生二次冲击和深度固着，对竹木材内部组织进行填充和包裹，起到表面钝化作用；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊辊压处理后，表面经涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
优选地，S2中所述无机钝化液和竹木材的质量比为(2～5):1。
优选地，S3中辊压的压力为1.2MPa～2.0MPa、辊压速率为20m/min～50m/min、辊压时间为0.5min～3min。
优选地，S3中涂饰材料为蜡、木蜡油或植物油。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明中的无机粉体水中的分散性良好，配制成无机钝化液稳定性好，并且无机粉体具有一定的硬度和防霉防腐的功能，无机粉体中的各原料均源于自然材料物理加工，不添加重金属元素和农药，对环境土壤水系没有化学危害；无机分散剂溶于水后能够电离出正离子和负离子，这些离子吸附在带有异号电荷的粒子表面，随后在离子表面形成双电层，增加粒子之间的斥力，起到分散粒子和润滑粒子、增强悬浮性的作用。采用粒度≤3μm的超细无机粉体并加入碳酸氢钠，无机分散剂悬浮于蒸馏水中得到无机钝化液，将抽真空高压浸渍的方式载入竹木材，使无机钝化液的无机粉体的无机超细颗粒均匀地分散至竹木材微毛细管道各孔隙中，起到填充孔隙和表面钝化的作用，浸渍后的竹木材立即置于高温环境进行处理，在自由水存在的情况下，碳酸氢钠在竹木材微毛细管道内发生化学反应，产生的二氧化碳引发局部微爆反应，对无机钝化液中的无机粉体的无机超细颗粒产生二次冲击和深度固着，对竹木材内部组织进行填充和包裹，起到表面钝化作用，本发明的无机钝化液不含重金属及农药等有毒有害物质，对竹木材进行钝化防腐处理固着性好，不容易流失，可有效防止防霉防腐。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体38％、无机分散剂(二硅酸钠)8％、碳酸氢钠4％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉2％、滑石粉2％、高岭土15％、海泡石粉4％和蒙脱土15％。
本实施例中的无机粉体水中的分散性良好，配制成无机钝化液稳定性好，并且无机粉体具有一定的硬度和无机防腐的功能，无机粉体中的各原料均源于自然材料物理加工，不添加重金属元素和农药等有害物质，对环境土壤水系没有危害；无机分散剂(二硅酸钠)溶于水后能够电离出正离子和负离子，这些离子吸附在带有异号电荷的粒子表面，随后在离子表面形成双电层，增加粒子之间的斥力，起到分散粒子和润滑粒子、增强悬浮性的作用。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为900rps搅拌6min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为90MPa的条件下浸渍25min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为115℃的烘箱中微爆固着高温处理12min，然后将烘箱温度降至40℃，恒温干燥至含水率为11％时止，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为2.5:1；所述竹木材为马尾松材；
浸渍后的竹木材立即进行微爆固着高温处理，在自由水存在和高温的情况下，碳酸氢钠快速发生分解，在竹木材微毛细管道内发生反应，竹木材微毛细管道狭窄，瞬间产生爆炸力，产生的二氧化碳引发局部微爆反应，在竹木材微毛细孔隙内产生局部冲击，促进钝化液的渗透，对无机钝化液中的无机粉体的无机超细颗粒产生二次冲击和深度固着，对竹木材内部组织进行填充和包裹，起到表面钝化作用；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为1.5MPa、辊压速率为35m/min的条件下辊压处理2min后，表面经涂蜡涂饰、木蜡油涂饰或植物油涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于户外铺地材料，使用过程中固着性好，不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年10个月未见发霉腐烂现象，表面颜色无明显变化，有遮挡时可防护5年以上。
本实施例同时将未经无机钝化液的竹木材(马尾松材)作对照，在相同的环境条件下，防护周期仅为3个月，表面颜色逐渐出现霉变腐朽现象。
实施例2
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体34％、无机分散剂(三磷酸钠)6％、碳酸氢钠7％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉2.5％、伊利石粉2.5％、凹凸棒8％、膨润土3％和蒙脱土18％。
无机粉体水中的分散性良好，配制成无机钝化液稳定性好，并且无机粉体具有一定的硬度和无机防腐的功能，无机粉体中的各原料均源于自然材料物理加工，不添加重金属元素和农药等有害物质，对环境土壤水系没有危害；无机分散剂(三磷酸钠)溶于水后能够电离出正离子和负离子，这些离子吸附在带有异号电荷的粒子表面，随后在离子表面形成双电层，增加粒子之间的斥力，起到分散粒子和润滑粒子、增强悬浮性的作用。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为850rps搅拌12min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为60MPa的条件下浸渍25min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为115℃的烘箱中进行微爆固着高温处理12min，然后将烘箱温度降至60℃，恒温干燥至含水率为10％时止，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为4:1；所述竹木材为马尾松；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为2.0MPa、辊压速率为50m/min的条件下辊压处理0.5min后，表面经涂蜡涂饰、木蜡油涂饰或植物油涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于户外家具，使用过程中固着性好不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年9个月未见发霉腐烂现象，表面颜色无明显变化，有遮挡时可防护5年以上。
实施例3
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体23％、无机分散剂(六偏磷酸钠)8％、碳酸氢钠8％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉1％、伊利石粉1％、凹凸棒10％、膨润土3％和蒙脱土8％。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为1200rps搅拌10min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为100MPa的条件下浸渍15min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为125℃的烘箱中进行微爆固着高温处理10min，然后将烘箱温度降至80℃，恒温干燥至含水率为8％，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为3:1；所述竹木材为杉木；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为1.2MPa、辊压速率为20m/min的条件下辊压处理3min后，表面经涂蜡涂饰、木蜡油涂饰或植物油涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于建筑梁柱，使用过程中固着性好不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年6个月，未见发霉腐烂想象，表面颜色无明显变化，有遮挡时可防护5年以上。
实施例4
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体13％、无机分散剂(六偏磷酸钠)3％、碳酸氢钠3％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉0.5％、伊利石粉0.5％、高岭土5％、膨润土2％和蒙脱土5％。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为800rps搅拌15min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为60MPa的条件下浸渍40min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为100℃的烘箱中微爆固着高温处理15min，然后将烘箱温度降至60℃，恒温干燥至含水率为15％时止，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为5:1；所述竹木材为马尾松材；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为1.8MPa、辊压速率为30m/min的条件下辊压处理1.5min后，表面经涂蜡涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于外墙面装饰，使用过程中固着性好不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年5个月，未见发霉腐烂现象，表面颜色无明显变化。有遮挡时可防护5年以上。
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体51％、无机分散剂(二硅酸钠)10％、碳酸氢钠10％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉3％、伊利石粉3％、高岭土20％、膨润土5％和蒙脱土20％。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为1200rps搅拌5min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为75MPa的条件下浸渍35min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为120℃的烘箱中进行微爆固着高温处理5min，然后将烘箱温度降至80℃，恒温干燥至含水率为12％时止，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为3.5:1；所述竹木材为毛竹材；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为1.6MPa、辊压速率为25m/min的条件下辊压处理1.5min后，表面经木蜡油涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于户外铺地材料，使用过程中固着性好不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年3个月，未见发霉腐烂想象，表面颜色无明显变化。有遮挡时可防护5年以上。
实施例6
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体13％、无机分散剂(三磷酸钠)5％、碳酸氢钠5％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉0.5％、滑石粉0.5％、凹凸棒5％、海泡石粉2％和蒙脱土5％。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为1000rps搅拌10min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为70MPa的条件下浸渍30min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为110℃的烘箱中进行微爆固着高温处理10min，然后将烘箱温度降至50℃，恒温干燥至含水率为13％时止，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为2:1；所述竹木材为辐射松；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为1.25MPa、辊压速率为40m/min的条件下辊压处理2min后，表面经植物油涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于户外铺地，使用过程中固着性好不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年未见发霉腐烂现象，表面颜色无明显变化，有遮挡时可防护5年以上。
实施例7
本实施例的无机钝化液，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体51％、无机分散剂(磷酸五钠)10％、碳酸氢钠6％，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉3％、滑石粉3％、凹凸棒20％、海泡石粉5％和蒙脱土20％。
本实施例还提供了用上述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为1100rps搅拌12min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为85MPa的条件下浸渍25min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材立即置于温度为110℃的烘箱中进行微爆固着高温处理12min，然后将烘箱温度降至50℃，恒温干燥至含水率为10％时止，得到预成品；所述无机钝化液和竹木材的质量比为2.5:1；所述竹木材为菠萝格；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊在压力为1.8MPa、辊压速率为25m/min的条件下辊压处理2.5min后，表面经涂蜡涂饰、木蜡油涂饰或植物油涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
本实施例中制备的无机钝化防腐竹木材的性能：可直接用于户外家具，使用过程中固着性好不容易流失，在无遮挡的情况下，使用2年未见发霉腐烂想象，表面颜色无明显变化，有遮挡时可防护5年以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种无机钝化液，其特征在于，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体13%～51%、无机分散剂3%～10%、碳酸氢钠3%～10%，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉0.5%～3%、粉体A 0.5%～3%、粉体B 5%～20%、粉体C 2%～5%和蒙脱土5%～20%；
所述粉体A为伊利石粉或者滑石粉；所述粉体B为高岭土或者凹凸棒；所述粉体C为膨润土或者海泡石粉；
所述无机分散剂为六偏磷酸钠、二硅酸钠或者三磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种无机钝化液，其特征在于，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体38%、二硅酸钠8%、碳酸氢钠4%，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉2%、滑石粉2%、高岭土15%、海泡石粉4%和蒙脱土15%。
3.根据权利要求1所述的一种无机钝化液，其特征在于，由以下质量分数的原料制成：粒度≤3μm的无机粉体34%、三磷酸钠6%、碳酸氢钠7%，余量为蒸馏水；
所述无机粉体由以下原料混合而成并且各原料在所述无机钝化液中的质量分数为：二氧化硅粉2.5%、伊利石粉2.5%、凹凸棒8%、膨润土3%和蒙脱土18%。
4.一种用如权利要求1-3任一权利要求所述的无机钝化液制备无机钝化防腐竹木材的方法，其特征在于，该方法为：
S1、向蒸馏水中加入无机粉体和无机分散剂，然后在搅拌速率为800rps～1200rps搅拌5min～15min后，加入碳酸氢钠，搅拌混合均匀，得到无机钝化液；
S2、将S1中得到的无机钝化液注入塑料袋中，加入竹木材后，抽真空塑封，在压力为60MPa～100MPa的条件下浸渍15min～40min，得到浸渍竹木材，将浸渍竹木材置于温度为100℃～125℃的烘箱中微爆固着高温处理5min～15min，然后将烘箱温度降至40℃～80℃，干燥至含水率为8%～15%时止，得到预成品；
S3、将S2中得到的预成品的表面采用压辊辊压处理后，表面经涂饰后，得到无机钝化防腐竹木材。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S2中所述无机钝化液和竹木材的质量比为（2～5）:1。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S3中辊压的压力为1.2MPa～2.0MPa、辊压速率为20m/min～50m/min、辊压时间为0.5min～3min。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S3中涂饰材料为蜡、木蜡油或植物油。
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