[發明專利]一種在木材中自組裝生成介孔分子篩的方法

有效

• 申請號: 201310284299.3
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103358371A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 夏燎原;胡云楚;陶濤;吳義強;張江;鄧凌峰
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B27K3/02
• 分類號: B27K3/02;B27K3/08;B27K3/52
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 謝德珍

技術領域

本發明涉及木材材性改良、阻燃、防腐等技術領域，具體為一種在木材中自組裝生成介孔分子篩的方法及其應用。

背景技術

木材廣泛用于家具制造、室內裝飾和建筑，深受人們喜愛。然而木材易燃，容易引發火災，據報道，21%的火災由木材等纖維材料引起，而70%以上的住宅火災是由于木質材料易燃而引起，因而木材的阻燃性研究已成為大家共同關注的課題。降低木材的可燃性，抑制燃燒過程中煙霧毒氣的產生，有助于火災中人員的安全疏散，能夠最大限度的減少火災損失。復合阻燃劑是當前阻燃技術研究的重要方向之一。單一的阻燃劑往往存在很大缺陷，如磷-氮阻燃劑雖然阻燃作用明顯，但在阻燃過程中易產生大量的煙霧毒氣，易導致火災中人員傷亡。因而，在實際阻燃技術中很少使用單一品種的阻燃劑，而是采用多種阻燃劑復合或添加阻燃增效劑以達到協同阻燃、抑煙減毒的效果。

木材防腐的主要包括防腐、防真菌變色、防霉、防蟲蛀等功能性處理,?改善某些木材性質,?延長木材使用壽命。雖然目前大量使用的防腐劑的效果都比較好,?但多數有污染環境問題。為適應今后建筑用木材、人工林木材及不耐久木材、竹材及人造板（膠合板和集成材等）防腐需要,?有必要研制開發多功效的復合防腐劑。所以研制、開發、推廣低毒、高效、抗流失、多功能的防腐劑是今后發展木材防腐工業的最重要的技術問題。

目前，木材阻燃、防腐處理主要是將復合木或實木表層涂覆或者浸漬阻燃劑、防腐劑。但是，這些方法處理的木材阻燃效果不佳、防腐時效短，主要由于阻燃劑、防腐劑難以進入木材的孔道結構，且容易流失所致。介孔分子篩不僅具有均勻的孔道結構、高的比表面積和良好的熱穩定性，而且表面活性高。這些性質決定了介孔分子篩不僅具有良好的吸附、負載功能，而且具有一定的催化作用。木材具有天然的多孔結構，如果能夠在木材的天然孔道中自組裝生成介孔分子篩，然后進一步引入阻燃劑或防腐劑，從而實現復合阻燃、多功能防腐。這樣，不僅可以提高木材的阻燃抑煙效果、防腐抗蟲性能，而且還能有效的減少阻燃劑、防腐劑的流失，可對木材起到長期保護的作用。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種在木材天然多孔結構中自組裝生成介孔分子篩的方法，然后利用介孔分子篩的高的吸附、負載功能，引入阻燃劑或防腐劑，從而實現木材的高效阻燃、持久防腐。本發明以表面活性劑為結構導向劑，硅源為前驅體，通過真空加壓浸漬過程將前驅液引入到木材的孔道中，借助于溶劑揮發誘導自組裝和水熱晶化過程，即得到一種在孔道中自組裝生成介孔分子篩的木材。該方法制備過程簡單、生產成本低，經此方法處理的木材與阻燃劑、防腐劑復合，不僅能夠顯著提高木材的阻燃、抑煙性能，而且能夠有效地殺滅和抑制真菌、蛀蟲和白蟻等。與此同時，阻燃劑、防腐劑負載在介孔分子篩的孔道中，不易流失，可對木材起到長期保護的作用。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種在木材孔結構中自組裝生成介孔分子篩的方法，包括如下步驟：

（1）溶膠配制：25~40℃下，取適量結構導向劑溶于一定量的乙醇和鹽酸混合溶液中，攪拌均勻，然后加入與混合溶液質量比為1：（2~20）的硅源，繼續攪拌0.5~3小時，得到前驅體溶膠。

（2）浸漬過程：將木材置于密封的浸漬罐中，抽真空至0.09Mpa以下，然后注入步驟（1）配制的溶膠，將木材完全浸泡1~6小時；緩慢放空，接著向浸漬罐加壓0.5~1.5MPa，在25~40℃下繼續浸泡2~8小時。?

（3）揮發自組裝：將經步驟（2）處理過木材在25~40℃下自然揮發除去溶劑，然后60~80℃熟化處理4~8小時。

（4）水熱處理：將經步驟（3）處理過木材轉移到密封罐中，在60~100℃的熱水浴中處理6~48小時，然后烘干，即可得到一種在木材多孔結構中自組裝生成介孔分子篩的復合木材。?

在本發明中，步驟（1）中所述的結構導向劑與混合溶液的質量比為1：（4～20）；鹽酸溶液的摩爾濃度為0.1~1mol/L；鹽酸與混合溶液的質量比為1:（6～40）。

在本發明中，步驟（1）中所述的結構導向劑為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷、環氧乙烷-聚環氧丁烷等三嵌段或二嵌段共聚物等非離子表面活性劑中一種或一種以上的混合物，作為優選表面活性劑為EO₂₀PO₇₀EO₂₀（P123）、EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆（F127）中一種。