一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及木材保护剂技术领域，具体是一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂及其制备方法。本发明专利技术以价廉的单质硅水解的碱性硅溶胶和多种药剂进行复配，制备出能同时赋予木材阻燃、防腐、防霉、尺寸稳定等多种功效的多功能木材保护剂，该保护剂选用了特殊碱性硅溶胶及特定量的硼化物、氮磷化合物，在达到多组分复合，带来多重效果的同时，又使溶胶体系能充分保持稳定，不会导致快速凝胶，使我们能有充分的时间用其处理木材。本发明专利技术所用药剂原料来源广，价格低，制备简单，可用于木结构建筑的阻燃防腐处理。

A multifunctional wood protectant prepared by multi-element composite nano silica sol and its preparation method

The invention relates to the technical field of wood protectant, in particular to a multi-functional wood protectant prepared by multi-element composite nano silica sol and a preparation method thereof. In the invention, a low-cost basic silica sol hydrolyzed from simple silicon and a variety of chemicals are compounded to prepare a multifunctional wood protective agent which can simultaneously give the wood fire-retardant, antiseptic, mildew proof, dimensional stability and other functions. The protective agent selects a special basic silica sol and a specific amount of boride and nitrogen phosphorus compounds, which can achieve multi-component compounding and bring multiple effects, and at the same time, can The sol system can be kept stable without causing rapid gelation so that we can have sufficient time to process wood. The medicament used in the invention has the advantages of wide source of raw materials, low price, simple preparation, and can be used for the fire-retardant and anti-corrosion treatment of wood structure buildings.

【技术实现步骤摘要】
一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂及其制备方法
本专利技术涉及木材保护剂
，具体是一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂及其制备方法。
技术介绍
由于我国实行天然林保护措施，人工速生林成为主要用材林，但速生木材存在材质疏松、密度较小、强度较低、不耐腐、更易燃等缺陷，对人工速生林木材进行功能性改良是缓解木材资源紧缺并提升木材产业结构的有效途径之一。然而具有单一功能的常规改性剂逐渐不能再满足人们的需求，开发集防腐、防霉、阻燃、防水等多功能的改性剂是目前木材改性的主要研究方向，一剂多效的保护剂已成为木材改性研究的重点。一些药剂由于无毒、价廉、阻燃性好、对木材机械性能影响较小、且处理工艺简单等优点一直是木材阻燃剂的研究重点。如氮磷系主要通过受热分解出不燃气体、降低热分解温度、提高成炭率等机理对木材起到良好的阻燃作用。硼化物则是通过熔融状物质覆盖在木材表面隔绝氧气及促进成碳的机理进行阻燃，兼具防腐防虫等功能。但这些药剂致命缺点是潮湿环境下易析出从而失去对木材的保护作用。根据木材在自然界中经过硅酸数百万年的缓慢渗透，自然矿化形成硅化木，并基于二元协同纳米界面材料技术，研究者们发现可用无机纳米材料对木材基体材料进行复合改性。纳米硅溶胶由于具有特殊的表面效应、量子尺寸效应和小尺寸效应，可以增强界面作用，增强药剂与木材的相容性。对木材破坏性小，最大限度地保留了木材优异的环境学特性。目前对木材进行纳米硅溶胶改良的研究中常用的主要是一些金属醇盐M(OR)n(M为Si、Ti、B、Zn、Fe等，R为烷基，n为氧化数)，如正硅酸乙酯(TEOS)、三甲氧基硅烷(MTMOS)、钛酸正丁酯(TBOT)、四异丙基钛酸酯(TPT)等。虽对木材各方面性能的改良都有一定效果，但其最大的缺点是价格昂贵，处理工艺复杂，工业化生产时没有工艺和成本优势。也有用硅溶胶复配其它药剂的，但只复配了一种到两种药剂，其功能也仅仅是单一的阻燃或者防腐等，采用多种药剂复合配制时，会导致硅溶胶迅速凝胶，无法用其对木材进行处理，因此市面上的硅溶胶基本只有单一功能。因此，寻找一种不会迅速凝胶，有充分的时间处理木材，能同时赋予木材阻燃、防腐、防霉、尺寸稳定等功能的多功能木材保护剂是当务之急。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂及其制备方法，具体如下：一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂的制备方法，包括如下步骤：(1)原料准备：取碱性纳米硅溶胶，硼砂、硼酸、氮磷化合物；(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性纳米硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；(3)溶解完全后加入氮磷化合物继续搅拌至完全溶解。优选的，所述各组分的重量份数如下：碱性纳米硅溶胶84-94份，硼砂1-4份、硼酸1-5份、磷酸0-2份、氮磷化合物2-8份。优选的，所述碱性纳米硅溶胶，是浓度10％-30％，粒径＜20nm的碱性硅溶胶。此硅溶胶以单质硅水解法制的，原料来源广且价格便宜、绿色环保、对木材有较好的渗透性能，且利用其凝胶体系能很好的将其它复配药剂固定在木材内部，对木材能起到持久的保护作用。优选的，所述的氮磷化合物为聚磷酸铵。进一步优选的，所述各组分的重量份数如下：碱性纳米硅溶胶84-92份，硼砂1-4份、硼酸1-4份、磷酸0.5-2份，聚磷酸铵3-8份。硼砂、硼酸既能起到阻燃作用，又能起到防腐防霉作用；聚磷酸铵可以起到阻燃作用；磷酸可以起到延缓硅溶胶体系凝胶的作用，也可以起到一定阻燃作用，四者之间的复合有协效作用，碱性硅溶胶可改善木材的尺寸稳定性，并增加其它药剂的抗流失性能。优选的，所述的氮磷化合物为磷酸二氢铵。进一步优选的，所述各组分的重量份数如下：碱性纳米硅溶胶88-94份，硼砂1-3份、硼酸1.5-5份、磷酸0-2份，磷酸二氢铵2-5份。硼砂、硼酸既能起到阻燃作用，又能起到防腐防霉作用，磷酸二氢铵可以起到阻燃作用，磷酸可以起到延缓硅溶胶体系凝胶的作用，也可以起到一定阻燃作用，四者之间的复合有协效作用，硅溶胶可改善木材的尺寸稳定性，并增加其它药剂的抗流失性能。与现有技术相比，本专利技术创造的技术效果体现在：1、本专利技术以价廉的单质硅水解的碱性硅溶胶和多种药剂进行复配，制备出多功能木材保护剂，能同时赋予木材阻燃、防腐、防霉、尺寸稳定等多种功能。2、本专利技术以碱性硅溶胶和多种药剂进行复配，达到多组分复合，带来多重效果的同时，又使溶胶体系能充分保持稳定，不会导致快速凝胶，我们能有充分的时间用其处理木材。3、本专利技术以碱性硅溶胶和多种药剂进行复配，达到多组分复合，带来多重效果的同时，又使溶胶凝胶时间适中，凝胶时间太快不便于木材处理，凝胶时间太慢无法将药品固定在木材内，本专利技术的保护剂能够在适当的时间内凝固，能让木材顺利吸收保护剂并且将药品固定在木材内。4、本专利技术以碱性硅溶胶把其它药剂固定在木材内部，在下雨或者潮湿环境，也不会轻易流失掉，对木材起到了持久保护作用，并且所有的成分环保无毒，不会对环境造成污染。5、本专利技术以碱性硅溶胶和多种药剂进行复配，使木材的氧指数提高了58％—140％，防腐性提高了70％—96％，对霉菌的防治效率提高了50％—100％，尺寸稳定性提高了25％—49％，吸水性降低了25％-70％。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。实施例1(1)原料准备：取浓度10％，粒径＜20nm的碱性硅溶胶336g，硼砂16g、硼酸16g、磷酸8g，聚磷酸铵32g；(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；(3)加入磷酸，搅拌均匀后加入聚磷酸铵继续搅拌至完全溶解。实施例2(1)原料准备：取浓度20％，粒径＜20nm的碱性硅溶胶360g，硼砂8g、硼酸8g、磷酸4g，聚磷酸铵24g；(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；(3)加入磷酸，搅拌均匀后加入聚磷酸铵继续搅拌至完全溶解。实施例3(1)原料准备：取浓度30％，粒径＜20nm的碱性硅溶胶380g，硼砂4g、硼酸4g、磷酸2g，聚磷酸铵12g；(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；(3)加入磷酸，搅拌均匀后加入聚磷酸铵继续搅拌至完全溶解。实施例4(1)原料准备：取浓度20％，粒径＜20nm的碱性硅溶胶364g，硼砂8g、硼酸12g、磷酸4g，磷酸二氢铵14g；(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；(3)加入磷酸，搅拌均匀后加入磷酸二氢铵继续搅拌至完全溶解。实施例5(1)原料准备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)原料准备：取碱性纳米硅溶胶，硼砂、硼酸、氮磷化合物；/n(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性纳米硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；/n(3)溶解完全后加入氮磷化合物继续搅拌至完全溶解。/n

【技术特征摘要】
1.一种多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料准备：取碱性纳米硅溶胶，硼砂、硼酸、氮磷化合物；
(2)在安装有搅拌器的容器里加入碱性纳米硅溶胶，边搅拌边同时加入硼酸和硼砂，直至溶解完全；
(3)溶解完全后加入氮磷化合物继续搅拌至完全溶解。


2.根据权利要求1所述的多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂的制备方法，其特征在于，所述各组分的重量份数如下：碱性纳米硅溶胶84-94份，硼砂1-4份、硼酸1-5份、磷酸0-2份、氮磷化合物2-8份。


3.根据权利要求2所述的多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂的制备方法，其特征在于，所述碱性纳米硅溶胶，是浓度10％-30％，粒径＜20nm的碱性硅溶胶。


4.根据权利要求3所述的多元素复合纳米硅溶胶制备的多功能木材保护剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余丽萍，李利芬，吴志刚，田美芬，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52