本發(fā)明涉及木材改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能木材的改性劑及改性方法。
背景技術(shù)：
木材及其制品廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝修、家具制造、房屋建筑及外部裝飾中，但其存在干縮濕脹、尺寸穩(wěn)定性差、易腐蝕、導(dǎo)電性能差等問題，直接影響了其制品的使用效果與應(yīng)用領(lǐng)域。如何提升應(yīng)用效果已成為木材加工行業(yè)廣泛關(guān)注的問題。
石墨烯是一種比表面積較大、比強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能較好的新型納米材料，受到廣泛關(guān)注。
甲基丙烯酸縮水甘油酯分子中有活潑的乙烯基及有離子性反應(yīng)的環(huán)氧基兩個(gè)官能團(tuán)，可以通過官能團(tuán)與其他活性基團(tuán)發(fā)生聚合，能很好地和木材結(jié)合，進(jìn)而對木材進(jìn)行改性處理，以提高木材的各項(xiàng)性能。
乙二醇二甲基丙烯酸酯作為木材改性的功能性單體，其雙鍵使單體聚合和交聯(lián)，賦予聚合物較高的力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)借助其柔性鏈段賦予聚合物一定的柔韌性，使改性木材同時(shí)兼具良好的沖擊韌性和強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有效增強(qiáng)木材強(qiáng)度、提高木材的耐磨性、耐熱性和耐沖擊性，改變木材的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能的多功能木材的改性劑及改性方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
一種多功能木材的改性劑，其特征在于，各組分及其質(zhì)量百分比含量為：
石墨烯0.5～5％；
功能性單體94～99.4％；
引發(fā)劑0.1％～1.0％；
以上各組分的質(zhì)量百分比含量總和為100％。
所述石墨烯為氧化石墨烯。
所述功能性單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰。
一種多功能木材的改性劑的制備方法，按質(zhì)量百分比含量將引發(fā)劑和功能性單體混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質(zhì)量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率200w～1800w，分散時(shí)間10～120min，即得所述改性劑。
一種多功能木材的改性方法，采用上述的改性劑，用真空-加壓法使所述改性劑浸漬進(jìn)木材內(nèi)部，然后干燥木材即得。
所述木材的原料為桉木、楊木、松木或杉木。
所述木材含水率控制在8％～15％。
所述真空-加壓法為：將干燥后的木材置于罐內(nèi)，向罐內(nèi)加入所述改進(jìn)劑直至浸沒木材，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為0.08～0.095mpa，浸漬10～30min；然后解除罐內(nèi)真空狀態(tài)，向罐內(nèi)施加氣壓，使其內(nèi)部壓力維持在0.6～1.2mpa，浸漬1～4小時(shí)。
所述干燥木材的方法為在溫度100～140℃下干燥24h。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：采用本發(fā)明的改性劑及改性方法，使改性木材具有強(qiáng)度高、耐磨性好、耐沖擊性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了木材的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，其性能改進(jìn)大，制備工藝簡單，適應(yīng)性廣，能產(chǎn)生良好的效益。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1：
一種多功能木材改性劑，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：石墨烯0.5％、過氧化苯甲酰0.2％、甲基丙烯酸縮水甘油酯99.3％。
按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比將引發(fā)劑和甲基丙烯酸縮水甘油酯混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質(zhì)量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率400w，分散時(shí)間40min，即得所述改性劑。
原料：尾巨桉木材，含水率控制在8％～15％。
將所述改性劑加入罐內(nèi)，完全浸沒已干燥完成的尾巨桉木材，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為0.08mpa，浸漬30min。解除罐體內(nèi)真空狀態(tài)，向罐內(nèi)施加氣壓，使其內(nèi)部壓力維持在1.1mpa，浸漬2個(gè)小時(shí)。完成后取出木材進(jìn)行干燥24h，溫度120℃，即得到改性木材。
為了驗(yàn)證本發(fā)明所述改性劑對木材改性的性能，采用本發(fā)明實(shí)施例1和對照例1-2進(jìn)一步展開了一系列試驗(yàn)。
其中：
對照例1：與本發(fā)明實(shí)施例1相比，區(qū)別點(diǎn)在尾巨桉木材未經(jīng)過任何處理。
對照例2：與本發(fā)明實(shí)施例1相比，原料與改性方法相同，區(qū)別點(diǎn)在改性劑中未加入氧化石墨烯。
參照國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1928—2009《木材物理力學(xué)試驗(yàn)方法》檢測方法對實(shí)施例和對照例木材進(jìn)行性能檢測，檢測結(jié)果見表1。
表1實(shí)施例與對照例木材的力學(xué)性能對比
實(shí)施例2：
一種多功能木材改性劑，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：石墨烯1％、偶氮二異丁腈0.5％、乙二醇二甲基丙烯酸酯98.5％。
按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和乙二醇二甲基丙烯酸酯混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質(zhì)量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率1200w，分散時(shí)間60min，即得所述改性劑。
原料：楊木木材，含水率控制在8％～15％。
將所述改性劑加入罐內(nèi)，完全浸沒已干燥完成的楊木木材，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為0.085mpa，浸漬30min。解除罐體內(nèi)真空狀態(tài)，向罐內(nèi)施加氣壓，使其內(nèi)部壓力維持在0.9mpa，浸漬3個(gè)小時(shí)。完成后取出木材進(jìn)行干燥24h，溫度100℃，得到改性木材。
為了驗(yàn)證本發(fā)明所述改性劑對木材改性的性能，采用本發(fā)明實(shí)施例1和對照例3-4進(jìn)一步展開了一系列試驗(yàn)。
其中：
對照例3：與本發(fā)明實(shí)施例2相比，區(qū)別點(diǎn)在楊木木材未經(jīng)過任何處理。
對照例4：與本發(fā)明實(shí)施例2相比，原料與改性方法相同，區(qū)別點(diǎn)在改性劑中未加入氧化石墨烯。
參照國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1928—2009《木材物理力學(xué)試驗(yàn)方法》檢測方法對實(shí)施例和對照例木材進(jìn)行性能檢測，檢測結(jié)果見表2。
表2實(shí)施例與對照例木材的力學(xué)性能對比
實(shí)施例3：
一種多功能木材改性劑，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：石墨烯4％、過氧化苯甲酰1％、甲基丙烯酸縮水甘油酯25％、乙二醇二甲基丙烯酸酯70％。
按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比將引發(fā)劑過氧化苯甲酰和甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質(zhì)量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率1800w，分散時(shí)間120min，即得所述改性劑。
原料：馬尾松木材，含水率控制在8％～15％。
將所述改性劑加入罐內(nèi)，完全浸沒已干燥完成的馬尾松木材，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為0.09mpa，浸漬30min。解除罐體內(nèi)真空狀態(tài)，向罐內(nèi)施加氣壓，使其內(nèi)部壓力維持在0.75mpa，浸漬2個(gè)小時(shí)。完成后取出木材進(jìn)行干燥24h，溫度100℃，得到改性木材。
為了驗(yàn)證本發(fā)明所述改性劑對木材改性的性能，采用本發(fā)明實(shí)施例1和對照例5-6進(jìn)一步展開了一系列試驗(yàn)。
其中：
對照例5：與本發(fā)明實(shí)施例3相比，區(qū)別點(diǎn)在馬尾松木材未經(jīng)過任何處理。
對照例6：與本發(fā)明實(shí)施例3相比，原料與改性方法相同，區(qū)別點(diǎn)在改性劑中未加入氧化石墨烯。
參照國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1928—2009《木材物理力學(xué)試驗(yàn)方法》檢測方法對實(shí)施例和對照例木材進(jìn)行性能檢測，檢測結(jié)果見表3。
表3實(shí)施例與對照例木材的力學(xué)性能對比
上述試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明多功能木材改性助劑及改性方法制備的改性木材，其沖擊韌性、抗壓強(qiáng)度，硬度、彈性模量與對應(yīng)對照例相比，均有大幅提高，其中硬度提高最為明顯。
本發(fā)明改進(jìn)劑在功能性單體(甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯)中加入了石墨烯，能提高木材強(qiáng)度、硬度和抗沖擊性，同時(shí)還賦予了木材的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。
雖然上述實(shí)施例用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明構(gòu)思基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的基礎(chǔ)上所做的修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。