一种防霉木质复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防霉木质复合材料及其制备方法，防霉木质复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、对木材进行表面修饰处理，使木材表面形成亲水纤维素网络；S2、采用聚合物水凝胶前驱体溶液浸泡经过步骤S1处理的木材；所述聚合物水凝胶前驱体溶液包括以下组分：丙烯酰胺、甘油、水溶性抗菌剂和水；S3、向聚合物水凝胶前驱体溶液中添加氧化剂和交联剂，进行搅拌处理；S4、将经过步骤S3处理的木材置于高温环境，使丙烯酰胺充分聚合，获得防霉木质复合材料。本发明专利技术基于聚合物水凝胶的物理阻隔效应和抗菌剂缓释杀菌效应，采用本方法制备的复合木材展示具有良好的防霉性能，且性能稳定，耐候性耐水性好。性耐水性好。性耐水性好。

【技术实现步骤摘要】
一种防霉木质复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及木材加工
，具体涉及一种防霉木质复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]木质材料具有优美的色泽与纹理、出色的调湿性与力学性能，是发展可持续生态建筑的关键材料，已被应用于室内装饰、家具等领域。然而，木材含有丰富的多糖(如淀粉)、矿物质(如Mg、Fe、Ca)、维生素、蛋白质等，导致木材在潮湿环境中易受到霉菌侵蚀。霉菌既会影响木材元素的色泽纹理，也会威胁人民的身体健康。因此，增强木材的防霉性能十分重要。
[0003]目前，木材防霉措施包括：物理阻隔、杀菌剂填充、化学变性等。物理阻隔能显著增加木材的防霉效果，但常规的涂层材料(如石蜡、红漆)与木材之间缺乏键合作用，导致阻隔层易脱落。常用的杀菌剂为水溶性材料，易受到液态水的侵蚀而导致失效。而且，杀菌剂中含有易挥发有机物、氟铬砷等有毒元素，对人类身体健康构成潜在威胁。碳化等改性技术可分解木材所含的营养物质，降低木材的吸湿性能，从而增加木材的防霉性能。但碳化成本高，工艺复杂，且不易均匀碳化，不利用整木的加工。
[0004]因此，开发防霉效果显著、性能稳定、价格低廉、加工方式简单的新技术十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种防霉木质复合材料及其制备方法，解决现有防霉技术耐水性差、防霉效果不稳定的问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种防霉木质复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、对木材进行表面修饰处理，使木材表面形成亲水纤维素网络；
[0009]S2、采用聚合物水凝胶前驱体溶液浸泡经过步骤S1处理的木材；所述聚合物水凝胶前驱体溶液包括以下组分：
[0010]丙烯酰胺、甘油、水溶性抗菌剂和水；
[0011]S3、向聚合物水凝胶前驱体溶液中添加氧化剂和交联剂，进行搅拌处理；
[0012]S4、将经过步骤S3处理的木材置于高温环境，使丙烯酰胺充分聚合，获得防霉木质复合材料。
[0013]本专利技术步骤S1的目的是通过人为构建多孔的纤维素亲水网络，然后在纤维素网络中原位填充聚丙烯酰胺水凝胶。
[0014]本专利技术的丙烯酰胺经过聚合后在纤维素网络中形成聚合物凝胶；甘油作为典型的吸湿材料，用于增加聚合物水凝胶的保湿性能。
[0015]本专利技术所述聚合物水凝胶前驱体溶液中的水溶性抗菌剂具有防霉性能，通过在聚合物水凝胶前驱体溶液中添加水溶性抗菌剂，使聚合物水凝胶保护层具有缓释杀菌效应，即使通过本专利技术所述制备方法制备的防霉木质复合材料具有防霉效果。
[0016]本专利技术所述聚合物水凝胶前驱体溶液中的丙烯酰胺能够与木材的纤维素之间进行物理交联(氢键、范德华力)，提高聚合物水凝胶保护层与木材的结合力，提高防霉效果的稳定性，且聚合物水凝胶保护层具有物理阻隔效应，能够提高耐水性。
[0017]本专利技术所述聚合物水凝胶前驱体溶液中的水可以是蒸馏水或去离子水。
[0018]综上，采用本方法制备的复合木材具有良好的防霉性能，且性能稳定，耐候性耐水性好，解决了现有防霉技术耐水性差、防霉效果不稳定的问题。
[0019]且本专利技术所述制备方法相比碳化，具有工艺简单的优点。
[0020]本专利技术所述制备方法所适用的木材包括巴尔沙木、杉木、杨木或橡胶木。
[0021]进一步地，步骤S1中，表面修饰处理为：
[0022]将木材在复合碱液中浸泡3～6h后进行热处理，其中，复合碱液为氢氧化钠和亚硫酸钠的混合物。
[0023]进一步地，步骤S1中，热处理的温度为80～120℃，时间为6～48h。
[0024]进一步地，采用去离子水清洗残留碱液，并浸泡在清水中，以预防木材表面人为构造的纤维素网络因失水而发生交联，具体操作过程可以是：
[0025]对经过表面修饰处理的木材进行清洗后浸泡的水中，然后将木材转移至聚合物水凝胶前驱体溶液中；或对经过表面修饰处理的木材进行清洗后浸泡的水中，然后向水中添加丙烯酰胺、甘油和水溶性抗菌剂获得聚合物水凝胶前驱体溶液。
[0026]进一步地，步骤S2中，聚合物水凝胶前驱体溶液包括以下组分：
[0027]每500ml水中含有丙烯酰胺100g，甘油5～200ml，水溶性抗菌剂5～200g。
[0028]进一步地，步骤S2中，水溶性抗菌剂至少包括硼酸、季铵盐和铜离子中的一种。
[0029]进一步地，步骤S2中，浸泡时间为6～24h。
[0030]进一步地，步骤S3中，氧化剂为过硫酸钾，交联剂为N,N,N,N
‑
四甲基乙二胺，其中，过硫酸钾和N,N,N,N
‑
四甲基乙二胺的用量为：
[0031]每500ml水中含有过硫酸钾0.1～1g、N,N,N,N
‑
四甲基乙二胺0.1～5.0ml。
[0032]进一步地，步骤S3中，搅拌时间为5～30min。
[0033]进一步地，步骤S4中，高温环境的温度为50～70℃，聚合时间为6～48h。
[0034]一种由上述制备方法所制备的防霉木质复合材料，所述防霉木质复合材料采用的木材包括巴尔沙木、杉木、杨木或橡胶木。
[0035]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0036]1、本专利技术的制备方法先对木材进行表面修饰，人为构建多孔的纤维素亲水网络，然后在纤维素网络中原位填充聚丙烯酰胺水凝胶，基于纤维素与聚丙烯酰胺之间的物理交联，获得高界面稳定性的木质复合材料，能提高防霉效果的稳定性。
[0037]2、本专利技术基于聚合物水凝胶的物理阻隔效应和抗菌剂缓释杀菌效应，采用本方法制备的复合木材具有良好的防霉性能，且性能稳定，耐候性耐水性好。
[0038]3、通过本专利技术所述制备方法制备的防霉木质复合材料对青霉菌、毛霉菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌等霉菌均展示了明显的抑制性；即使在90％的高湿环境下保存180天，复合材料均保持了原有的色泽纹理，且抑菌率达100％。
[0039]4、本专利技术的制备方法加工工艺简单，易于大规模推广。
附图说明
[0040]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0041]图1为实施例1天然巴尔沙木的SEM照片；
[0042]图2为实施例1制备的防霉木质复合材料的SEM照片；
[0043]图3为实施例1制备的防霉木质复合材料的光学显微镜照片；
[0044]图4为实施例1制备的防霉木质复合材料在90％高湿环境中放置180天的防霉性能测试(数码照片)；
[0045]图5为实施例1制备的防霉木质复合材料在90％高湿环境中放置180天的防霉性能测试(光学显微镜照片)；
[0046]图6为实施例2有/无硼酸的聚合物水凝胶的抑菌环测试；
[0047]图7实施例3不同木质复合材料的防霉性能测试；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防霉木质复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对木材进行表面修饰处理，使木材表面形成亲水纤维素网络；S2、采用聚合物水凝胶前驱体溶液浸泡经过步骤S1处理的木材；所述聚合物水凝胶前驱体溶液包括以下组分：丙烯酰胺、甘油、水溶性抗菌剂和水；S3、向聚合物水凝胶前驱体溶液中添加氧化剂和交联剂，进行搅拌处理；S4、将经过步骤S3处理的木材置于高温环境，使丙烯酰胺充分聚合，获得防霉木质复合材料。2.根据权利要求1所述的一种防霉木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，表面修饰处理为：将木材在复合碱液中浸泡3～6h后进行热处理，其中，复合碱液为氢氧化钠和亚硫酸钠的混合物。3.根据权利要求1述的一种防霉木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，热处理的温度为80～120℃，时间为6～48h。4.根据权利要求1所述的一种防霉木质复合材料的制备方法，其特征在于，对经过表面修饰处理的木材进行清洗后浸泡的水中，然后将木材转移至聚合物水凝胶前驱体溶液中；或对经过表面修饰处理的木材进行清洗后浸泡的水中，然后向水中添加丙烯酰胺、甘油和水溶性抗菌剂获得聚合物水凝胶前驱体溶液。5.根据权利要求1所述的一种防霉木质复合材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦贤敏，张海全，李姝靓，潘敏，
申请(专利权)人：西南民族大学，
类型：发明
国别省市：