[發明專利]有機?無機雜化超疏水疏油防霉殺菌阻燃耐候木材改性劑的制備方法

有效

• 申請號: 201610114880.4
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105619558B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 李永峰;董曉英
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C08K13/02
• 分類號: C08K13/02;B27K3/52
• 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

本發明涉及一種木材改性劑的制備方法。

背景技術

木材因其獨特的組成成分和具有的蜂窩狀多孔結構而易吸水致膨脹變形，易解水致開裂翹曲，易受霉菌侵蝕致腐朽降解，易受火、侯影響致光熱降解等。為延長木材的使用壽命、提高其防水、防腐、耐候、阻燃等耐久性，人們對天然的木材進行改性，現有的對木材改性的方法有以下幾種：一、利用乙烯基單體(申請號為200710072699.2的中國專利)或雜環可聚合單體(在中國的公布號為CN1671526A的國際專利)形成聚合物處理木材，使木材的力學性能提高的同時部分改善耐久性，但這種方法使用的改性劑或毒性高或后期釋放氣體或致使木材脆性高，且幾乎沒有阻燃防腐耐候等功能；即便在此基礎上添加各種阻燃、防腐、防水和耐候改性劑，耐久性改善效果也欠理想，造成成本過高；二、利用晶體銅鹽(申請號為200480023283.6的中國專利)注入木材的孔結構內或木材表面，使木材具有防腐性能、阻燃性能，這種方法易改變木材顏色、使用的水性溶劑易流失而造成環境污染和改性效力的喪失；或者以氨類化合物、含磷化合物、醛類化合物等(申請號為200610051758.3的中國專利)注入木材的孔結構內或木材表面，使木材具有防腐性能、阻燃性能等，這類方法的改性劑或有異味或釋放甲醛、毒性高，且易溶于水而流失造成功能喪失，無室外耐候性能導致木材表面降解等；三、利用硅氧烷前驅體處理木材細胞腔(申請號為200710050082.0的中國專利)或細胞壁(申請號為200710122002.8的中國專利)，使木材的熱穩定性、尺寸穩定性得到改善，這種方法操作過程復雜，且無法同步顯著提高木材防腐、防水、阻燃和耐候等性能；四、利用蜂蠟處理木材賦予木材疏水性(申請號為200810030688.2的中國專利)，但蜂蠟熱穩定性差、疏水效力不能持久；且對木材阻燃、防腐和耐候等性能幾乎無有益改善；五、近年來，新興的顛覆性革新技術—納米超疏水仿生荷葉自清潔技術，得到廣泛認可和深入研究，可以使木材從根本上防水，是一種非常有應用前景的新技術，但無法同步賦予木材防水、防油污染、阻燃、殺菌防霉、室外耐光候等，尚存在不同程度的問題。如利用在木材表面生成納米TiO₂(申請號為200910310793.6的中國專利)賦予木材疏水特性，但處理方法復雜，條件要求苛刻，且一定程度上因TiO₂的光催化活性致木材光降解加速、耐候性顯著降低；如利用納米顆粒(SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、ZnO等)直接(申請號為201410139161.9、201510258918.0)或表面改性(申請號為201410192253.3)后，直接噴涂于木材表面(申請號為201510413485.1)，或與聚合物(申請號為201310395663.3、201410653342.3、201410006256.3)改性制備成涂料，再經表面涂飾或浸注于木材中，賦予木材超疏水自清潔特性，但納米顆粒在聚合物中分散不均勻，致使賦予木材的超疏水效果欠佳，且無殺菌防霉和耐候特性；如利用納米顆粒的前驅體—有機硅烷(正硅酸乙酯、三氯硅烷等)、有機鈦烷(鈦酸四丁酯)等通過溶膠-凝膠法制備納米SiO₂、TiO₂的溶膠(申請號為201210466649.3/201510508485.X)，再與聚合物(申請號為201010223126.7)復合，但因原位生成的納米顆粒與聚合物的表面能差異大，而無法構筑納米顆粒均勻分散且雜化體表面能低的涂層，致使疏水效果不夠理想，且無防腐殺菌阻燃耐候等功能；盡管利用含氟聚合物(申請號為201010590203.2、201210383399.7)或含氟硅氧烷表面改性(申請號為201510472473.6)可以有效解決上述專利尚存在的耐候和超疏水自清潔問題，但申請號為201010590203.2的發明專利所述的納米顆粒存在分散性問題，且涂層所需溶劑為油溶性化學物質，具有VOC釋放大、污染環境的問題；申請號為201210383399.7的發明專利所述的納米二氧化硅溶膠未經表面修飾處理，致使其表面能高、與低表面能的含氟聚合物的界面相容性差，導致疏水效果欠佳，且無阻燃殺菌等功能；申請號為201510472473.6的發明專利所述的含氟硅聚合物微納米乳液中沒有成膜物質，涂膜的耐久性欠佳，且無殺菌防霉阻燃等功能。