[發(fā)明專利]一種疏水、抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104260169A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭榮波;郭雪蓮
• 申請（專利權(quán)）人: 西南林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B27K3/02
• 分類號: B27K3/02;B27K3/32;B27K3/50;B27K3/52;B27K9/00
• 代理公司: 昆明知道專利事務(wù)所(特殊普通合伙企業(yè)) 53116
• 代理人: 姜開俠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木質(zhì)基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疏水、抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料及其制備方法。????

背景技術(shù)

木質(zhì)基材料及其制品是日常生活和經(jīng)濟建設(shè)中用途最廣泛的四大材料（鋼材、水泥、木材和塑料）中唯一的生物類材料，具有高強重比、易黏結(jié)、剛?cè)徇m中、可再生利用等優(yōu)點。木質(zhì)基材料的細胞壁主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種成分組成，這三種成分都包含羥基官能團，因此木質(zhì)基材料具有天然的親水性。當其暴露于室外時，在水、太陽光和微生物等因素的協(xié)同作用下，會逐漸發(fā)生自然老化。其中水和太陽光中的紫外線是兩個重要影響因素。一方面，隨著環(huán)境中水含量的變化，木質(zhì)基材料可吸收和釋放大量的水，從而造成了干縮濕漲，導(dǎo)致尺寸的不穩(wěn)定，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，發(fā)生翹曲、變形和開裂；另一方面，由于木質(zhì)基材料表面的木質(zhì)素、纖維素強烈吸收太陽光中的紫外線，經(jīng)過自由基誘導(dǎo)降解反應(yīng)而被分解。上述降解產(chǎn)物在雨水和露水的沖刷下非常容易從木質(zhì)基材料中流失，這進一步加劇了木質(zhì)基材料的變形、開裂和變色，最終導(dǎo)致木質(zhì)基材料失去原有的利用價值。

二氧化鈦（TiO₂），俗稱鈦白，有銳鈦礦、板鈦礦和金紅石三種晶型。由于銳鈦礦型在可見光短波長部分的反射率比金紅石型高，并且對紫外線的吸收能力比金紅石型低，因此光催化活性比金紅石型高。但金紅石型比銳鈦礦型更穩(wěn)定而致密，有較高的密度、硬度、介電常數(shù)及折射率，其遮蓋力和著色力也較銳鈦礦型高。因此銳鈦礦型常被用在光催化領(lǐng)域，而金紅石型由于強吸收紫外線的能力，在涂料、顏料、油墨、防紫外線等領(lǐng)域有更廣泛的用途。目前，在疏水及抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料研發(fā)領(lǐng)域，研究者們普遍采用銳鈦礦型二氧化鈦對木質(zhì)基材進行表面改性，降低材料的光降解程度及吸濕、吸水性，對于金紅石型二氧化鈦在木質(zhì)基材表面的構(gòu)筑還鮮有報道。因此，研發(fā)一種新型的具有多級微納結(jié)構(gòu)的二氧化鈦表面層的木質(zhì)基復(fù)合材料及其相應(yīng)的制備方法，進一步優(yōu)化復(fù)合材料的表面形貌，降低表面能，改善材料的疏水性和抗紫外線老化性，對于擴大木質(zhì)基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，延長使用周期，提高產(chǎn)品附加值都具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種疏水、抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料；本發(fā)明的第二目的在于提供所述木質(zhì)基復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的，所述疏水、抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料的表面層為具有微納二級結(jié)構(gòu)的二氧化鈦層，其晶體結(jié)構(gòu)為金紅石型。

本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的，所述疏水、抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料的制備方法，包括前驅(qū)體溶液配制、多級浸漬及干燥工序，具體包括：

A、前驅(qū)體溶液配制：將水溶性鈦源分散在5~7mol/L的氯化鈉水溶液中，攪拌均勻，得溶液a，使水溶性鈦源在溶液中的濃度為0.001～0.500?mol/L；將堿性物質(zhì)加入溶液a中，攪拌均勻，得溶液b，即前驅(qū)體溶液，使堿性物質(zhì)在溶液中的濃度為0.001～0.500mol/L。

B、一級浸漬及干燥：將待處理的木質(zhì)基材浸入前驅(qū)體溶液中，于室溫下反應(yīng)1~10d，將處理后的木質(zhì)基材取出，用水洗凈，于室溫下干燥1~2d，得到表面層為具有金紅石型微納二級結(jié)構(gòu)的二氧化鈦層的木質(zhì)基復(fù)合材料；

C、二級浸漬及干燥：將工序B中得到的木質(zhì)基復(fù)合材料浸入質(zhì)量百分比為0.8~1.2%的低表面能物質(zhì)溶液中，于室溫下反應(yīng)0.2~1d，然后將木質(zhì)基復(fù)合材料取出，于室溫下干燥1~2d，即得目標疏水、抗紫外線老化的木質(zhì)基復(fù)合材料。