[發明專利]木質材料表面層層組裝聚電解質/無機納米粒子多層膜的方法

有效

• 申請號: 201410018500.8
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103736634A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 于海鵬;劉永壯;富艷春
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B05D1/18
• 分類號: B05D1/18;B05D1/38;B05D3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及在木質材料表面層層組裝多層膜的方法。

背景技術

將納米技術引入木材功能性改良研究領域是近幾年來研究的熱點，利用納米材料的顆粒體積效應、表面效應等性質，將無機物的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性等與木材的韌性、加工性、介電性以及獨特的環境學特性等融合在一起，可賦予木材新的功能。層層自組裝（layer?by?layer?self-assembly，LbL）是一種重要的薄膜制備技術，他具有組裝分子廣泛、操作簡單、條件溫和等優點。因此將兩種技術相結合用作木材的功能性改良有很強的發展前景。

早在1966年，Iler首先提出了利用帶相反電荷的無機納米粒子通過靜電作用交替吸附而沉積到固體基片上，形成多層膜的方法，但是這種方法并沒有引起人的注意。直到1991年，法國科學家Decher用自組裝的方法制備了相反電荷的聚電解質多層復合膜、滲透膜、導電膜、表面改性和抗靜電涂層等。

無機納米粒子，納米ZnO、納米TiO₂、納米Al₂O₃、納米SiO₂和納米Ag等都由于其獨特的表面效應，小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，使其在增強增韌、抗菌、阻燃等方面有很大的應用。近些年已被廣泛用于木質材料的功能性改良。

但現有的木質材料功能性改良技術中仍然存在著有些技術成本相對高，需大型的裝置，有一定的環境污染，改良處理后的木質材料本身理化性能有一定的破壞，處理相對周期長的問題。

發明內容

本發明的目的是要解決現有木質材料功能性改良技術存在的成本較高，需大型的裝置，有一定的環境污染，對木質材料本身理化性能有一定的破壞，處理相對周期長的問題，而提供木質材料表面層層組裝聚電解質/無機納米粒子多層膜的方法。

木質材料表面層層組裝聚電解質/無機納米粒子多層膜的方法，具體是按照以下步驟進行的：

一、預處理及干燥處理：將木質材料用蒸餾水清洗或將木質材料浸漬在0.01mol/L～0.1mol/L稀鹽酸中進行表面活化處理，浸漬時間為1min～5min，然后將浸漬后的木質材料干燥，得到表面帶負電的木質材料；

所述的干燥為在溫度為60℃～105℃下烘干干燥或N₂氣流干燥；

二、配制聚陽離子電解質制膜液：將聚陽離子電解質溶解在水中，調節pH為2～9，攪拌均勻，再進行超聲脫泡，得到質量分數為0.5%～5%的聚陽離子電解質制膜液；

三、配制聚陰離子電解質制膜液：將聚陰離子電解質溶解在水中，調節pH為2～9，攪拌均勻，再進行超聲脫泡，得到質量分數為0.5%～5%的聚陰離子電解質制膜液；

四、浸漬聚電解質制膜液：①、將表面帶負電的木質材料浸漬到聚陽離子電解質制膜液中，浸漬5min～60min，然后進行水洗并干燥，得到木質材料A，再將木質材料A浸漬到聚陰離子電解質制膜液中，浸漬5min～60min，然后進行水洗并干燥；②、以步驟四①為1個循環周期，步驟四①循環進行1周期～20周期，即得到表面形成聚電解質多層膜的木質材料；

所述的干燥為在溫度為60℃～105℃下烘干干燥或N₂氣流干燥；

五、制備帶正電的無機納米粒子制膜液：在超聲及攪拌條件下，將無機納米粒子分散在水中，并使用濃度為0.1mol/L的HCl和濃度為0.1mol/L的NaOH溶液調節pH小于等電點使無機納米粒子帶正電，得到質量分數為1%～5%的帶正電的無機納米粒子制膜液；

六、浸漬無機納米粒子制膜液：將步驟四制備的表面形成聚電解質多層膜的木質材料浸漬到帶正電的無機納米粒子制膜液中，浸漬5min～60min，然后進行水洗并干燥，得到木質材料B；

所述的干燥為在溫度為60℃～105℃下烘干干燥或N₂氣流干燥；

七、交替浸漬聚電解質制膜液及無機納米粒子制膜液：①、將木質材料B浸漬到聚陰離子電解質制膜液中，浸漬5min～60min，然后進行水洗并干燥，得到木質材料C，然后將木質材料C浸漬到帶正電的無機納米粒子制膜液中，浸漬5min～60min，然后進行水洗并干燥；②、以步驟七①為1個循環周期，步驟七①循環進行1周期～20周期，即得到表面形成聚電解質/無機納米粒子多層膜的木質材料；

所述的干燥為在溫度為60℃～105℃下烘干干燥或N₂氣流干燥。

木質材料表面層層組裝聚電解質/無機納米粒子多層膜的方法，具體是按照以下步驟進行的：