超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種功能木材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木材因其獨(dú)特的組成成分和具有的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)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(zhǎng)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(duì)天然的木材進(jìn)行改性，現(xiàn)有的對(duì)木材改性的方法有以下幾種:一、利用乙烯基單體或雜環(huán)可聚合單體形成聚合物處理木材，使木材的力學(xué)性能提高的同時(shí)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?guī)缀鯖](méi)有阻燃防腐耐候等功能；即便在此基礎(chǔ)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(guò)高;二、利用晶體銅鹽注入木材的孔結(jié)構(gòu)內(nèi)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(huán)境污染和改性效力的喪失;或者以氨類化合物、含磷化合物、醛類化合物等注入木材的孔結(jié)構(gòu)內(nèi)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(wú)室外耐候性能導(dǎo)致木材表面降解等;三、利用硅氧烷前驅(qū)體處理木材細(xì)胞腔或細(xì)胞壁，使木材的熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性得到改善，這種方法操作過(guò)程復(fù)雜、周期長(zhǎng)，且無(wú)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，但蜂蠟熱穩(wěn)定性差、疏水效力不能持久;且對(duì)木材阻燃、防腐和耐候等性能幾乎無(wú)有益改。
[0003]近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展步入智能化的趨勢(shì)，木材改性研究的聚焦點(diǎn)集中于木材特異功能性改良方法的開發(fā)探索，如具有電磁屏蔽功能、超疏水自清潔功能木材的改性方法探索。但這些方法或是改性劑毒性高、有特殊異味、抗流失能力差、VOC釋放大污染環(huán)境、操作過(guò)程復(fù)雜、成本高，或是納米顆粒的原位分散性差致使超疏水效果欠佳，或是只能改善木材的單一性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的木材改性方法的改性劑毒性高、有特殊異味、抗流失能力差、污染環(huán)境、操作過(guò)程復(fù)雜、成本高、功能單一的問(wèn)題，提供一種超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材的制備方法。
[0005]本發(fā)明超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0006]—、磁性前驅(qū)液配置:
[0007]按質(zhì)量份數(shù)分別稱取1-5份的二價(jià)鐵鹽、5-10份的三價(jià)鐵鹽和85-96份的去離子水，攪拌溶解，形成均勻溶液，即得磁性前驅(qū)液;其中所述二價(jià)鐵鹽為FeCl2或FeCl2.4H20，所述三價(jià)鐵鹽為FeCl3或FeCl3.6出0;其中優(yōu)選二價(jià)鐵鹽與三價(jià)鐵鹽的摩爾比為1:2。
[0008]二、木材磁性處理:
[0009]①將木材加入步驟一所得的磁性前驅(qū)液中，室溫?cái)嚢鑜-5h;②向含木材的磁性前驅(qū)液中逐滴加入氨水，調(diào)節(jié)pH至9.5-10.5，連續(xù)攪拌Ih;③將木材取出，置入蒸餾水中清洗至中性，室溫下晾置Ih，即完成木材磁性Fe3O4處理；
[0010]三、超疏水疏油殺菌阻燃耐候功能液體配置:
[0011 ]①按質(zhì)量百分比分別稱取0.1%~0.5%的含氟硅烷偶聯(lián)劑、79.5 % -89.9 %的無(wú)水乙醇和余量的去離子水，室溫磁力攪拌5分鐘;②然后加入冰乙酸調(diào)節(jié)pH值至3-4，在60 °C水浴下磁力攪拌30min后;③依次加入表面活性劑、水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)和己二酸二酰肼固化劑，室溫磁力攪拌Ih;④依次加入功能試劑:硼酸、硼砂、磷酸氫二銨和磷酸二氫銨，攪拌均勻，即得功能液體；
[0012]其中水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物購(gòu)買自日照弗爾曼新材料科技有限公司，商品名稱為FEVE。
[0013]四、磁性木材處理:
[0014]將步驟二得到的木材置于步驟三得到的功能液體中，然后放入密封儲(chǔ)存裝置，施加0.8MPa?IMPa的空氣氣壓，并保持壓力時(shí)間5min?30min，然后取出木材，在20-80°C的溫度下陳放0.5h-24h，即得超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材。
[0015]步驟三中表面活性劑的質(zhì)量占步驟一的磁性前驅(qū)液總質(zhì)量的0.1。
[0016]步驟三中FEVE與氟硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量相同。
[0017]步驟三中己二酸二酰肼固化劑占FEVE質(zhì)量的0.1。
[0018]步驟三中含氟硅烷偶聯(lián)劑為十七氟硅基三甲氧基硅烷或十七氟硅基三乙氧基硅烷;表面活性劑為陽(yáng)離子表面活性劑，具體為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨中一種或任意幾種的組合。
[0019]步驟三中硼酸、硼砂、磷酸二氫銨和磷酸氫二銨的質(zhì)量相同，均為步驟三含氟硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的1倍。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明提供一種操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、成本低廉、集超防水、防油、殺菌防霉、阻燃、耐候和磁性為一體的多功能木材改性方法。
[0022]本發(fā)明方法改性后的木材具有磁性顆粒負(fù)載的微納米層次微觀構(gòu)造，基底為疏水膜聚合物覆蓋，與荷葉微觀結(jié)構(gòu)相似，從而具有超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性的綜合功能，改性后的木材表面靜態(tài)水接觸角可以高達(dá)150°以上、滾動(dòng)角小于10°，具有超疏水自清潔特性;改性木材表面的食用油接觸角高達(dá)120°以上，具有疏油特性;且改性木材的防腐殺菌性能提高90 %以上;磁強(qiáng)度可達(dá)60emu/g;耐候性顯著提升，阻燃性能也有明顯改善。
[0023]另外本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、成本低廉，可用作具有電磁屏蔽要求的室內(nèi)外裝飾、建筑材料。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為實(shí)施例1中改性木材的橫切面掃描電鏡照片；
[0025]圖2為實(shí)施例1改性后木材橫切面的水接觸角，為151°;
[0026]圖3為實(shí)施例1改性后木材橫切面的食用油接觸角，為122°;
[0027]圖4為實(shí)施例1經(jīng)室外90天耐候?qū)嶒?yàn)后改性木材橫切面的水接觸角，為140°;
[0028]圖5為實(shí)施例2中改性木材的橫切面掃描電鏡照片；
[0029]圖6為實(shí)施例2改性后木材橫切面的水接觸角，為153°;
[0030]圖7為實(shí)施例2改性后木材橫切面的食用油接觸角，為124°;
[0031 ]圖8為實(shí)施例2經(jīng)室外90天耐候?qū)嶒?yàn)后改性木材橫切面的水接觸角，為141°。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0033]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0034]一、磁性前驅(qū)液配置:
[0035]按質(zhì)量份數(shù)分別稱取1-5份的二價(jià)鐵鹽、5-10份的三價(jià)鐵鹽和85-96份的去離子水，攪拌溶解，形成均勻溶液，即得磁性前驅(qū)液；
[0036]二、木材磁性處理:
[0037]①將木材加入步驟一所得的磁性前驅(qū)液中，室溫?cái)嚢鑜-5h;②向含木材的磁性前驅(qū)液中逐滴加入氨水，調(diào)節(jié)pH至9.5-10.5，連續(xù)攪拌Ih;③將木材取出，置入蒸餾水中清洗至中性，室溫下晾置Ih，即完成木材磁性Fe3O4處理；
[0038]三、超疏水疏油殺菌阻燃耐候功能液體配置:
[0039]①按質(zhì)量百分比分別稱取0.1%~0.5%的含氟硅烷偶聯(lián)劑、79.5 % -89.9 %的無(wú)水乙醇和余量的去離子水，室溫磁力攪拌5分鐘;②然后加入冰乙酸調(diào)節(jié)pH值至3-4，在60 °C水浴下磁力攪拌30min后;③依次加入表面活性劑、水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)和己二酸二酰肼固化劑，室溫磁力攪拌Ih;④依次加入功能試劑:硼酸、硼砂、磷酸氫二銨和磷酸二氫銨，攪拌均勻，即得功能液體；
[0040]四、磁性木材處理:
[0041]將步驟二得到的木材置于步驟三得到的功能液體中，然后放入密封儲(chǔ)存裝置，施加0.8MPa?IMPa的空氣氣壓，并保持壓力時(shí)間5min?30min，然后取出木材，在20-80°C的溫度下陳放0.5h-24h，即得超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材。
[0042]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述二價(jià)鐵鹽為FeCl2或FeCl2.4H20。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0043]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是:步驟一中所述三價(jià)鐵鹽為FeCl3或FeCl3.6H20。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0044]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟一中二價(jià)鐵鹽與三價(jià)鐵鹽的摩爾比為1: 2。其它與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0045]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:步驟三中表面活性劑的質(zhì)量占步驟一的磁性前驅(qū)液總質(zhì)量的0.1%_1%。其它與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0046]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:步驟三中水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物與氟硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量相同。其它與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0047]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是:步驟三中己二酸二酰肼固化劑占水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物質(zhì)量的0.1%-1%。其它與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0048]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是:步驟三中含氟硅烷偶聯(lián)劑為十七氟硅基三甲氧基硅烷或十七氟硅基三乙氧基硅烷。其它與