一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法
【專利摘要】一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，本發(fā)明涉及一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有木材長(zhǎng)時(shí)間使用其物理性能會(huì)發(fā)生降解，易被微生物、酸、堿等腐蝕，且原始的木材處理方法不能賦予木材長(zhǎng)久使用及具有其他功能特性的問題。方法：配置混合液并調(diào)節(jié)pH，將木材放置于混合液中反應(yīng)，然后清洗干燥，得到表面具有親水性的木材，再將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中反應(yīng)，最后清洗干燥，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。本發(fā)明用于一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法。
【專利說明】一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木材中具有的天然纖維使其成為各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用的一種原材料。然而，當(dāng)木材表面暴露在戶外后一段時(shí)間，由于木材表面具有化學(xué)活性的區(qū)域，在紫外光的照射下會(huì)加速其反應(yīng)，而木材三大素(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)中含有大量的吸水基團(tuán)，這些吸水基團(tuán)易從大氣中吸附水分子，使木材發(fā)生干縮濕脹的現(xiàn)象，這些將導(dǎo)致木材在其物理性能上發(fā)生降解。此外,木材作為一種有機(jī)材料,很容易被微生物、酸、堿等腐蝕。因此，由于木材的這些降解現(xiàn)象，木材的使用受到了極大的限制。而原始的木材處理方法，不能賦予木材長(zhǎng)久使用且具有其他功能的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有木材長(zhǎng)時(shí)間使用其物理性能會(huì)發(fā)生降解，易被微生物、酸、堿等腐蝕，且原始的木材處理方法不能賦予木材長(zhǎng)久使用及具有其他功能特性的問題，而提供了 一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法。
[0004]一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0005]一、在室溫及功率為5W?100W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?20%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至I?6,得到調(diào)節(jié)pH后的混合液；
[0006]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為 lmol/L ?10mol/L ；
[0007]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)PH后的混合液中，并在溫度為70°C?150°C下反應(yīng)Ih?24h，得到反應(yīng)后的木材；
[0008]三、用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥23h?25h，即得到表面具有親水性的木材；
[0009]四、在室溫及功率為5W?100W下，將無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水混合，然后將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中，磁力攪拌23h?25h，得到二次反應(yīng)的木材；
[0010]所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為(1000?I):1 ;所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1: (50?I)；
[0011]五、用去離子水清洗二次反應(yīng)的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥23h?25h，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制備的木材可在在紫外光長(zhǎng)期照射、強(qiáng)酸強(qiáng)堿長(zhǎng)時(shí)間腐蝕及高溫高濕條件的外界環(huán)境條件下仍具有自修復(fù)、自清潔的功能。[0013]本發(fā)明用于一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是實(shí)施例一步驟五所制備的pH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材的接觸角測(cè)試圖；
[0015]圖2是實(shí)施例一步驟五所制備的pH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材在紫外光下照射20h后的接觸角測(cè)試圖；
[0016]圖3是實(shí)施例二步驟五所制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角測(cè)試圖；
[0017]圖4是實(shí)施例二步驟五所制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在lmol/L的氫氧化鈉溶液中一周后接觸角測(cè)試圖；
[0018]圖5是實(shí)施例三步驟五所制備的pH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角測(cè)試圖；
[0019]圖6是實(shí)施例三步驟五所制備的pH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在150°C蒸餾水中蒸煮IOh后的接觸角測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0021]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0022]一、在室溫及功率為5W?100W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?20%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至I?6,得到調(diào)節(jié)pH后的混合液；
[0023]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為 lmol/L ?10mol/L ；
[0024]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)PH后的混合液中，并在溫度為70°C?150°C下反應(yīng)Ih?24h，得到反應(yīng)后的木材；
[0025]三、用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥23h?25h，即得到表面具有親水性的木材；
[0026]四、在室溫及功率為5W?100W下，將無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水混合，然后將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中，磁力攪拌23h?25h，得到二次反應(yīng)的木材；
[0027]所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為(1000?I):1 ;所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1: (50?I)；
[0028]五、用去離子水清洗二次反應(yīng)的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥23h?25h，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。
[0029]二氧化鈦是其中應(yīng)用廣泛的一種構(gòu)建粗糙薄膜的無機(jī)金屬氧化物，且無毒、價(jià)格低廉，而低表面能物質(zhì)大多米用的是氟化有機(jī)物，如:氟娃燒。因此，通過在木材上構(gòu)建一層具有粗糙結(jié)構(gòu)的二氧化鈦薄膜，再通過氟硅烷對(duì)其進(jìn)一步修飾改性，可獲得具有超疏水表面的木材，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明，該方法制備出的木材在紫外光長(zhǎng)期照射、強(qiáng)酸強(qiáng)堿長(zhǎng)時(shí)間腐蝕及高溫高濕條件下，可恢復(fù)超疏水性能。則制備出的木材可在外界環(huán)境條件極端惡劣的情況下具有自修復(fù)、自清潔的功能。
[0030]本實(shí)施方式的有益效果是:本實(shí)施方式制備的木材可在在紫外光長(zhǎng)期照射、強(qiáng)酸強(qiáng)堿長(zhǎng)時(shí)間腐蝕及高溫高濕條件的外界環(huán)境條件下仍具有自修復(fù)、自清潔的功能。
[0031]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的混合液中硼酸的摩爾濃度為lmol/L?9mol/L。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為lmol/L?9mol/L。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟二中所述的木材為針葉材或闊葉材。其它與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)PH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應(yīng)6h，得到反應(yīng)后的木材。其它與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)PH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應(yīng)8h，得到反應(yīng)后的木材。其它與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
[0036]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是步驟三中用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材。其它與【具體實(shí)施方式】一至六相同。
[0037]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是:步驟三中用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材。其它與【具體實(shí)施方式】一至七相同。
[0038]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是:步驟四中所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為10:1;步驟四中所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1:10。其它與【具體實(shí)施方式】一至八相同。
[0039]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至九之一不同的是:步驟四中所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為1:1;步驟四中所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1:50。其它與【具體實(shí)施方式】一至九相同。
[0040]采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0041]實(shí)施例一:
[0042]本實(shí)施例所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0043]一、在室溫及功率為30W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %的鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH至1，得到調(diào)節(jié)pH后的混合液；
[0044]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為Imol/L ；
[0045]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)pH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應(yīng)6h,得到反應(yīng)后的木材；
[0046]三、用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材；
[0047]四、在室溫及功率為30W下，將無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水混合，然后將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中，磁力攪拌24h，得到二次反應(yīng)的木材；
[0048]所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為10:1 ;所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為 1:10 ;
[0049]五、用去離子水清洗二次反應(yīng)的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。
[0050]步驟二中所述的木材為楊木。
[0051]實(shí)施例一步驟五所制備的pH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材的接觸角測(cè)試圖如圖1所示，測(cè)得所制備的PH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角為153.9°。
[0052]將制備的pH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在紫外光下照射20h，反應(yīng)結(jié)束后，用蒸餾水沖洗，然后在溫度為60°C下干燥24h，所制備的pH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材在紫外光下照射20h后的接觸角測(cè)試圖如圖2所示，測(cè)得制備的PH為I的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材在紫外光下照射20h后的接觸角仍為 150.6°。
[0053]實(shí)施例二:
[0054]本實(shí)施例所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0055]一、在室溫及功率為35W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %的鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH至3，得到調(diào)節(jié)pH后的混合液；
[0056]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為5mol/L ；
[0057]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)pH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應(yīng)8h,得到反應(yīng)后的木材；
[0058]三、用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材；
[0059]四、在室溫及功率為35W下，將無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水混合，然后將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中，磁力攪拌24h，得到二次反應(yīng)的木材；
[0060]所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為1:1 ;所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1:50 ；
[0061]五、用去離子水清洗二次反應(yīng)的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。
[0062]步驟二中所述的木材為楊木。
[0063]實(shí)施例二步驟五所制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角測(cè)試圖如圖3所示，測(cè)得所制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角為 152.3° ；
[0064]將制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在lmol/L的氫氧化鈉溶液中一周，反應(yīng)結(jié)束后，用蒸懼水沖洗，然后在溫度為80°C下干燥24h,所制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在lmol/L的氫氧化鈉溶液中一周后接觸角測(cè)試圖如圖4所示，測(cè)得制備的pH為3的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在Imol/L的氫氧化鈉溶液中一周后接觸角仍為150.2。。
[0065]實(shí)施例三:
[0066]本實(shí)施例所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0067]一、在室溫及功率為40W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為I %的鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH至6，得到調(diào)節(jié)pH后的混合液；
[0068]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為6mol/L ；
[0069]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)pH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應(yīng)8h,得到反應(yīng)后的木材；
[0070]三、用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材；
[0071]四、在室溫及功率為40W下，將無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水混合，然后將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中，磁力攪拌24h，得到二次反應(yīng)的木材；
[0072]所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為10:1 ;所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為 1:5 ；
[0073]五、用去離子水清洗二次反應(yīng)的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。
[0074]步驟二中所述的木材為楊木。
[0075]實(shí)施例三步驟五所制備的pH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角測(cè)試圖如圖5所示，測(cè)得所制備的pH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材接觸角為 151.3° ；
[0076]將制備的pH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在150°蒸餾水中蒸煮10h，反應(yīng)結(jié)束后，用蒸餾水沖洗，然后在溫度為80°C下干燥24h，所制備的pH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在150°C蒸餾水中蒸煮IOh后的接觸角測(cè)試圖如圖6所示，測(cè)得制備的PH為6的表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材放在150°C蒸餾水中蒸煮IOh后的接觸角為149.8°。
[0077]由實(shí)施例一至實(shí)施例三可知，表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材可在在紫外光長(zhǎng)期照射、強(qiáng)酸強(qiáng)堿長(zhǎng)時(shí)間腐蝕及高溫高濕條件的外界環(huán)境條件下仍具超疏水性能，因此有自修復(fù)、自清潔、超疏水防腐的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法是按照以下步驟進(jìn)行的: 一、在室溫及功率為5W~1OOW下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌25min~35min，得到混合液，再向混合液中滴加質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%~20%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至1~6,得到調(diào)節(jié)pH后的混合液； 所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L~lOmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為lmol/L ~10mol/L ； 二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)pH后的混合液中，并在溫度為70°C~150°C下反應(yīng)Ih~24h，得到反應(yīng)后的木材； 三、用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為40°C~80°C下干燥23h~25h，即得到表面具有親水性的木材； 四、在室溫及功率為5W~100W下，將無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水混合，然后將表面具有親水性的木材放入無水乙醇、氟硅烷和蒸餾水的混合液中，磁力攪拌23h~25h，得到二次反應(yīng)的木材； 所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為(1000~1):1 ;所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1: (50~1)； 五、用去離子水清洗二次反應(yīng)的木材，并在溫度為40°C~80°C下干燥23h~25h，即得到表面具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟一中所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L~9mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟一中所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為lmol/L~9mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟二中所述的木材為針葉材或闊葉材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)PH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應(yīng)6h，得到反應(yīng)后的木材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調(diào)節(jié)PH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應(yīng)8h，得到反應(yīng)后的木材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟三中用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟三中用去離子水清洗反應(yīng)后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有親水性的木材。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟四中所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為10:1;步驟四中所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1:10。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自修復(fù)功能的超疏水防腐木材表面的制備方法，其特征在于步驟四中所述的無水乙醇和氟硅烷的摩爾比為1:1;步驟四中所述的無水乙醇與蒸餾水的摩爾比為1:50。
【文檔編號(hào)】B27K3/52GK103921326SQ201410172552
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】李堅(jiān), 高麗坤, 盧蕓, 孫慶豐, 甘文濤, 萬才超 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)