[發明專利]一種物理氣相沉積法制備耐紫外老化功能型木材的方法

有效

• 申請號: 201811310379.0
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109291182B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 郭明輝;袁炳楠;張坤
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B27K3/02
• 分類號: B27K3/02;B27K5/00;B27K3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種物理氣相沉積法制備耐紫外老化功能型木材的方法。本發明要解決木材表面在紫外照射下發生老化，常規物理氣相沉積法的高溫條件不適用于木材表面涂層結構構建的問題。首先對管式電阻爐進行改進，劃分出高溫區與沉積區；分別將g?C₃N₄前驅體與木材放置于管式電阻爐的不同區域；以氮氣排凈石英管內空氣后，在設定的工藝參數下進行升溫；達到一定溫度后開始進行物理氣相沉積操作，使g?C₃N₄均勻負載與木材表面，形成可以吸收紫外線的保護涂層。本產品經15天加速紫外老化實驗，與處理前相比整體色差小于8％，遠遠小于未經改性處理木材的25％，木材表面得到了良好的保護。本發明具有制備技術工藝簡單，原料成本低廉，環境友好等優點。

技術領域

本發明涉及耐紫外老化功能型木材的制備方法。

背景技術

木材作為一種天然、可再生、環境友好型的有機高分子材料，因其良好的加工性能與具有美學特性的天然紋理結構，在室內裝飾與建筑等領域有著廣泛的應用。然而由于木材的主要組成成分中的木質素在紫外線照射下會發生降解，使木材表面發生顏色變化，并進一步在雨水、風蝕等作用下，木材表面結構變得疏松多孔同時力學強度降低，嚴重縮短了木材的使用壽命。

光催化劑是一類在光子的激發下能夠起到催化作用的化學物質的統稱。其中可以吸收紫外波段電磁波的光催化劑也常常被用作紫外吸收劑。類石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種不含有任何金屬元素的新型光催化試劑，其制備成本低廉、合成工藝簡單、理化性質穩定且不含有任何生物毒性。g-C₃N₄可以利用部分紫外波段與可見光波段的電磁波，但目前鮮有利用g-C₃N₄作為紫外吸收劑的研究報道。

物理氣相沉積法是一種利用物理的方法使鍍膜材料氣化，在基體表面沉積成膜的方法。由于該方法幾乎都需要在幾百攝氏度的高溫條件下進行，因而較難用于在木材表面涂層結構的構建。

綜上所述，針對木材表面易受紫外老化，常規物理氣相沉積法的高溫條件不適用于木材表面涂層結構構建的問題，本研究通過利用改進的物理氣相沉積法將g-C₃N₄負載于木材表面，在木材表面構建一層可以吸收紫外線的保護涂層，得到耐紫外老化功能型木材。本實驗具有操作簡單、產品易得、無毒、成本低廉、環境友好等優點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，在較低溫度條件下，在木材表面構建一層均勻的g-C₃N₄紫外吸收涂層，提供一種耐紫外老化功能型木材的制備方法。

本發明中耐紫外老化功能型木材的制備方法具體按下述步驟進行：

(1)將楊木試件(長寬厚分別為30mm×30mm×5mm)放入超聲清洗機中，超聲清洗表面8～10min，將清洗后的楊木試件置于103℃的干燥箱中烘至絕干，備用。

(2)稱取一定質量的g-C₃N₄前驅體粉末，均勻平鋪于石英舟中，將石英舟置于開啟式管式電阻爐高溫區，將楊木試件置于管式爐沉積區。

(3)以一定流速向管式爐中持續通入氮氣，至石英管內空氣全部排出后停止。

(4)將管式爐以5～10℃/min的升溫速率由室溫加熱至500～600℃，保溫20～30min。

(5)以100～800mL/min流速緩緩向管式爐中通入氮氣，10～40s后停止氣體通入，靜置數分鐘。

(6)重復操作(5)3～5次，得到表面負載g-C₃N₄的耐紫外老化功能型木材。