[發明專利]一種全表面超疏水抗凍高強木材及其制造方法

有效

• 申請號: 201911322882.2
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111015857B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 楊麗麗;劉夢;葛鄧騰;趙一平;解曉雨;俞婷
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B27K3/08
• 分類號: B27K3/08;B27K5/00;B27K5/04;B27K3/02;B27K3/00;B27K3/32;B27K3/50;B27K3/34;B27K3/22;B27K3/26
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征是：所述全表面超疏水抗凍高強木材為去除部分木質素和半纖維素的致密化全表面疏水木材；全表面超疏水抗凍高強木材的制造包括3個步驟：

1）部分去除木質素和半纖維素；

2）疏水處理；

3）熱壓致密化；

所述部分去除木質素和半纖維素的具體過程為：

將原木在沸水中煮至沉底；取出木材并將其置于沸騰的NaOH和Na₂SO₃混合溶液中6~8小時；洗凈烘干；所述洗凈是指將處理過的木材放入水中煮沸2~3次；所述烘干的溫度60~65℃，時間1~3小時；

所述致密化是指木質管道以及多空木質細胞壁部分坍塌，使木材厚度降低到初始厚度的30~40%，密度增加2.5~3倍；

所述全表面疏水是指木材外表面以及木材孔道內表面的協同疏水性，即木材外表面和木材孔道內表面同時具備疏水性；木材外表面的接觸角為150°~155°；而在撕開的木頭內表面，其接觸角分別為120°~140°；

所述去除部分木質素和半纖維素是指處理后木質素含量為15~20wt%，半纖維素含量為6~8wt%；

所述全表面超疏水抗凍高強木材，抗彎強度較同材質原木提高3~5倍；

所述全表面超疏水抗凍高強木材，經歷50次凍融循環后依然保持尺寸穩定性；10次凍融循環后其抗彎強度保持80%以上，50次凍融循環后其抗彎強度保持50%以上。

2.根據權利要求1所述的一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征在于，NaOH和Na₂SO₃混合溶液中，NaOH濃度為2.0~3.0M，Na₂SO₃濃度為0.3~0.5M。

3.根據權利要求2所述的一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征在于，洗凈后的木材還放入0.1~0.2M的鹽酸溶液或乙酸溶液中，調節pH值為中性。

4.根據權利要求1所述的一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征在于，所述疏水處理是指在木材表面及木材孔道中吸附疏水納米粒子與全氟硅烷；疏水處理采用吸附疏水納米粒子與全氟硅烷溶液并干燥的方法；疏水處理后，木材外表面的接觸角為155°~160°；而在撕開的木頭內表面，其接觸角為140°~150°。

5.根據權利要求4所述的一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征在于，所述疏水納米粒子與全氟硅烷溶液的濃度范圍為1~2 wt%，溶劑為乙醇或水；

所述疏水納米粒子為疏水球形氧化硅納米粒子、疏水鏈狀二氧化硅納米粒子、疏水氧化鋅納米粒子或疏水三氧化二鋁中的一種以上，粒子尺寸從10nm~1000nm；

所述全氟硅烷為十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷或全氟十二烷基三氯硅烷中的一種以上。

6.根據權利要求5所述的一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征在于，所述吸附采用真空吸附法，具體過程為：

a） 配置疏水納米粒子溶液與全氟硅烷溶液；

b）疏水納米粒子的注入：將1~2wt% 疏水納米粒子溶液與木材置于真空干燥箱中抽真空，真空度范圍為1bar-2bar，保壓10~30分鐘；

c） 擠壓；吸附完成后，使用擠壓機在木材表面施加800~1000KPa的壓力并重復擠壓-釋放過程15-20次，促進納米粒子進入木材孔道；

d） 全氟硅烷溶液的注入；將1-2wt%全氟硅烷溶液與木材置于真空干燥箱中，抽真空，真空度為1~2bar，保壓10~30分鐘；

e） 重復c）~d）1-5次；

f） 干燥；溫度20~25℃，6-8小時。

7.根據權利要求1所述的一種全表面超疏水抗凍高強木材的制造方法，其特征在于，所述熱壓致密化是指熱壓過程要求在90-110℃條件下，在木材表面施加1~5MPa的壓力并在3~5秒內使木材厚度減小到初始厚度的30~40%并不再變化，然后保持熱壓狀態10~30分鐘。