[發明專利]一種具有高耐磨性的超疏水木材的制備方法、裝置及產品

有效

• 申請號: 201811486120.1
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109483677B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 楊蕊;賈向東;連海蘭;洪樞;徐真;梅長彤;賈翀;付可心;甘露;韓景泉;梁星宇
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B27K3/32
• 分類號: B27K3/32;B27K5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明一種具有高耐磨性的超疏水木材的制備方法、裝置及產品，先將木材進行預處理，再通入二甲基二氯硅烷氣體和水蒸汽，使其發生水解和縮聚反應，在木材表面及內部固著疏水性聚二甲基硅氧烷，制得的木材具有超疏水的表面，且木材內部一定厚度上也具有超疏水性。本發明提供的一種具有高耐磨性的超疏水木材的制備方法、裝置及產品，能使經過該方法處理的木材具有超疏水的表面及在其內部構建足夠厚度的超疏水層，且賦予疏水木材穩定的機械耐磨性，氣態疏水劑相較于溶劑更容易進入木材表面及內部，附著效果好，操作簡單，一步完成整個構建過程，原料成本低，裝置價格低，干燥系統可重復循環使用，能耗低，疏水穩定性和耐久性好，使用壽命長。

技術領域

本發明涉及木材改性技術領域，具體涉及一種具有高耐磨性的超疏水木材的制備方法、裝置及產品。

背景技術

木材具有良好的力學和環境學特性，從古至今都在人類生活環境以及社會經濟建設中發揮著重要作用。但是木材中大量的親水基團和孔隙結構導致木材較易從外界吸收水分產生變形、開裂和腐朽等缺陷，影響木材的適用范圍以及使用壽命。因此人們借鑒于大自然的仿生現象，將疏水引入木材的功能化修飾領域，可以賦予木材表面防水、防污和自清潔等功能。

目前超疏水木材的制備方法有很多，例如涂覆法、浸漬法、溶膠凝膠法、水熱法等離子處理法、表面接枝共聚等。涂覆法疏水改性只能制備超疏水木材表面，疏水劑無法進入木材內部，疏水效果有限；浸漬法和水熱法工藝簡單，但是由于木材特殊的孔隙結構，疏水層易流失；等離子處理法構建的超疏水表面使用壽命短，不耐磨；還有的疏水改性短時間內具有較好效果，但是持久性不高，也有的方法因為成本和能耗高，難以實現超疏水規模化制備和生產。已有研究利用硅烷類試劑發生水解縮聚后包覆納米粒子，沉積形成復合膜層覆蓋在木材表面，從而構建超疏水木材。然而該方法選用多種納米粒子，原料價格昂貴，成本太高，且木材在正常使用過程中表面磨損后，其表面超疏水特性沒有表征，無法體現其超疏水表面的耐磨性。因此，超疏水表面的穩定性和耐久性是限制超疏水木材實際應用的關鍵問題，而采用工藝簡單，成本低廉的一步改性法開發具有高耐磨性的超疏水表面并將其推廣適用于產業化生產是非常重要的。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種具有高耐磨性的超疏水木材的制備方法、裝置及產品，先將木材進行預處理，改變其細胞結構，便于氣體進入，再通入二甲基二氯硅烷氣體和水蒸氣，使其發生水解和縮聚反應，產生聚二甲基硅氧烷固著在木材表面和內部，制得超疏水木材，除表面具有超疏水特性外，木材內部一定厚度方向也具有超疏水特性，并賦予超疏水木材穩定的機械耐磨性，操作簡單，一步完成整個構建過程，原料成本低，裝置價格低，干燥系統可重復循環使用，能耗低，疏水穩定性和耐久性好，使用壽命長。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種具有高耐磨性的超疏水木材的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將木材樣品浸泡在稀硫酸中，再加入亞硫酸氫鈉，并進行水浴加熱，所述稀硫酸溶液濃度為0.3-0.5%（v/v），稀硫酸溶液質量與木材樣品質量比為7：1-9：1，亞硫酸氫鈉用量為樣品質量的8-11%；

步驟二、經步驟一得到的樣品冷卻后再放入干燥室進行干燥；

步驟三、將步驟二中干燥好的木材樣品抽真空并保持負壓狀態；

步驟四、向步驟三得到的樣品通入水蒸氣，保持一定時間；

步驟五、向樣品通入二甲基二氯硅烷氣體，并保持一定時間；

步驟六、將處理完的樣品干燥，即得到超疏水木材。

?進一步的，步驟一中，水浴加熱溫度為90-100℃，加熱時間為20?-30?min。

?進一步的，步驟二中，干燥溫度為103±2℃，干燥時間為2-3?h。