[發明專利]一種木材表面透明耐候性涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202010545090.8
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111702901B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 郭明輝;袁炳楠
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B27K3/12
• 分類號: B27K3/12;B27K5/00;B27K5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種木材表面透明耐候性涂層的制備方法。本發明所要解決的技術問題是，在不破壞木材表面天然美學紋理的前提下，在木材表面構建一層透明疏水的紫外吸收涂層，提供一種木材表面耐候性涂層的制備方法。首先利用熱聚合法合成類石墨相氮化碳，并對其氧化剝離法處理得到氮化碳納米片(CNNs)；配置一定質量比的纖維素納米纖維(CNF)與CNNs的復合溶液，將其噴涂于木材試件表面；最后利用化學氣相沉積法對試件表面進行疏水化處理，得到得到表面覆有CNF/CNNs耐候性涂層的功能型木材。本產品經15天耐候性測試，整體色差小于10％，遠遠小于未處理材的32％，木材表面水接觸角由49度提高到135度。本產品具有簡單、易得、無毒、成本低廉等優點，具有工業化生產前景，有利于提高木材的產品附加值，同時延長木制品使用壽命，實現木質資源材料的高效利用。

技術領域

本發明涉及一種木材表面耐候性涂層的制備方法。

背景技術

木材以其環境友好、可再生且具有天然美學紋理等特點，在室內裝飾與建筑等領域占據著不可代替的位置。然而，由于木材作為一種生物質材料，其主要組成成分中的木質素在紫外線的照射下會發生降解，同時木材表面存在的大量羥基使其具有親水性，在雨水、風蝕等作用下，木材表面結果會遭到破壞，嚴重縮短了木制品的使用壽命，大大增加了使用成本。

目前可以用作紫外屏蔽的物質有很多種，主要可分為有機紫外吸收劑和無機紫外吸收劑。近年來，由于有機試劑在其制備與使用過程中存在副產物較多與污染以及生物安全性問題，使得無機紫外吸收劑得到大力發展。其中，類石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種不含金屬元素、無生物毒性、制備成本低廉、合成工藝簡單的且性質穩定的無機化劑，通過對其進行物理/化學的剝離處理，可以得到一種其具有類似石墨烯的二維材料類石墨相氮化碳納米片(CNNs)，目前其主要應用于光催化領域，而利用g-C₃N₄作為紫外吸收劑的研究，除發明人外鮮有報道。

纖維素納米纖維(CNF)是一種具有納米尺度結構的纖維材料，其來源主要為木材、竹材、農作物秸稈等，但通常使用木漿。其制備方法多樣，包括機械法、酶解法、Tempo氧化法等。目前已經具備一定工業化生產能力。CNF在涂層材料、復合材料添加劑、食品添加劑、膜材料、電容器等諸多領域都有廣泛應用。

綜上所述，針對木材表面親水、易受紫外老化的問題，本研究通過制備一種的CNF/CNNs 復合涂層，并對其表面進行疏水化處理，在木材表面構建一層透明的可以吸收紫外線的疏水保護涂層，在保持木材天然紋理結構的條件下，得到耐候性功能型木材。本實驗具有操作簡單、產品易得、無毒、成本低廉等優點，具有工業化生產前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，在不破壞木材表面天然美學紋理的前提下，在木材表面構建一層透明疏水的紫外吸收涂層，提供一種木材表面耐候性涂層的制備方法。

本發明中耐候性涂層的制備方法具體按下述步驟進行：

1.一種木材表面透明耐候性涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)將長寬厚分別為20mm×20mm×5mm的楊木試件放入超聲清洗機中，超聲清洗表面5分鐘，將清洗后的楊木試件置于60℃的干燥箱中干燥24小時，備用；

(2)以尿素為原料，在550℃條件下煅燒2小時，得到g-C3N4粗產品，研磨均勻，備用；

(3)以98％濃H2SO4為氧化劑，對(2)中得到的g-C3N4粗產品進行氧化剝離處理24小時，利用截流分子量為12000-14000的透析袋以去離子水對稀釋后的溶液進行反復透析處理，至透析液pH值為6.8～7.0，將透析袋內溶液進行超聲分散處理1-2小時，得到CNNs；

(4)利用商業CNF凝膠與(3)中制備的CNNs，配制質量比為1:0.5～1:0.05，質量濃度為1％CNF/CNNs混合涂層溶液；