一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法技术

一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，本发明专利技术涉及整体超疏水炭化木的制备方法。解决现有超疏水木材无法同步改善木材内部超疏水、光热性能、柔性及耐磨性的问题。方法：一、炭黑改性；二、浸渍；三、低温炭化。本发明专利技术用于同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备。及光热的整体超疏水炭化木的制备。及光热的整体超疏水炭化木的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法


[0001]本专利技术涉及整体超疏水炭化木的制备方法。

技术介绍

[0002]木制品表面保护技术发展已经趋近成熟，但同时也随之而来产生了一系列的环保、功能升级与成本提升。针对木材的吸湿膨胀与干燥开裂等影响使用寿命问题，满足室内外、柔性器件等对设施耐候性、环保性、防腐性等普遍要求的同时，还需满足对拒水性、光热、柔性等特殊要求。针对北方冰雪天气木质基室外公共设施融冰时长、积水难流走、雨雪天气过后长时间处于潮湿状态等特殊需求，小型柔性器件对光热与疏水性的综合要求，炭化木在现有应用中存在如下问题，如：处理工艺不环保，处理后的炭化木疏水性差，耐久性差，光热性能弱，尺寸稳定性差。
[0003]针对水环境处理过程中需要的光热性能及纳米材料对整体疏水性的需求等问题。受自然界“荷叶效应”的启发，具有超疏水性的木材，引起了学者们的广泛研究和企业的兴趣。尤其是整体超疏水材料的研究更是打破了表面超疏水材料对涂层耐久性的局限，不仅可以使材料的表面与其上水滴的接触角大于150o及较小的滚动角，而当表面被严重破坏甚至断裂后其断面仍具有超疏水能力，且各种功能基本保持与断裂之前一致。可广泛应用于室内家具、室外公共设施、航天、航海、油水分离、海水淡化等。
[0004]当前大部分木材的疏水处理对木材保护起到了一定的作用，但也存在不可忽视的缺陷，例如生产制作过程与原料本身所含有挥发性有机物(VOC)，疏水处理剂中添加的含氟物质等都容易对环境与人体健康造成损害，生产过程及工艺繁琐，疏水处理剂有效期较短等问题。且现有超疏水木材无法同步改善木材内部超疏水、光热性能、柔性及耐磨性的问题，因此，采用一种低成本、环保且工艺简单的技术制备整体超疏水木材是非常迫切的。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决现有超疏水木材无法同步改善木材内部超疏水、光热性能、柔性及耐磨性的问题，而提供一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法。
[0006]一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0007]一、炭黑改性：
[0008]将炭黑纳米粒子均匀分散于tris溶液中，然后加入多巴胺盐酸盐，磁力搅拌均匀，最后离心并干燥，制得改性炭黑；
[0009]二、浸渍：
[0010]将改性炭黑加入到溶液中并分散均匀，得到改性液，将木材置于改性液中，真空加压至木材完全浸没并保持1h～12h，最后干燥，得到改性后的木材；
[0011]所述的溶液为聚二甲基硅氧烷溶液、乙酸丁酯或无水乙醇；
[0012]三、低温炭化：
[0013]在温度为180℃～230℃的条件下，将改性后的木材低温炭化1h～3h，最后降温至室温取出，得到同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]1、改性剂采用多巴胺盐酸盐，不含氟，绿色环保；
[0016]2、利用多巴胺盐酸盐对炭黑颗粒进行改性，提高其与木材内外微纳米孔道界面相容性，同时聚二甲基硅氧烷可增加炭黑颗粒对基材的粘附力、材料的柔性和耐久性，因此机械强度较高，有望进一步用于水污染处理、海水淡化和柔性器件等生产领域；
[0017]3、采用浸渍法获得木材的整体超疏水性能，此外，对于超薄的木材经上述步骤处理后可用作木质人造板贴面材料，成本低，方法简单，可规模化生产；
[0018]4、炭黑颗粒增加光热性能；
[0019]5、本专利技术使用的纳米炭黑颗粒、改性剂、溶剂等都是常用原料，对反应设备要求低，反应条件温和。
[0020]本专利技术方法改性后的炭化木横切面细胞腔表面呈现堆积的炭黑纳米颗粒，木材横切面经1000目砂纸负载100g砝码摩擦200cm后静态水接触角仍高于150
°
，木材经100mW/cm2的光源照射下10min后温度可达87.2℃，木材经弯折90
°
仍无损伤且可恢复至初始状态。
[0021]本专利技术用于一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法。
附图说明
[0022]图1为实施例一制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的SEM图；
[0023]图2为实施例二制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的SEM图；
[0024]图3为实施例一制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的水静态接触角示意图；
[0025]图4为实施例二制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的水静态接触角示意图；
[0026]图5为实施例一制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木横切面在1000目砂纸上负载200g砝码摩擦200cm后的水静态接触角示意图；
[0027]图6为实施例二制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木横切面在1000目砂纸上负载200g砝码摩擦200cm后的水静态接触角示意图；
[0028]图7为实施例一制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木在100mW/cm2的光源下照射10min红外热成像图(环境温度为18.5℃)；
[0029]图8为实施例二制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木在100mW/cm2的光源下照射10min红外热成像图(环境温度为18.5℃)；
[0030]图9为对比实验制备的炭化木在100mW/cm2的光源下照射10min红外热成像图(环境温度为18.5℃)；
[0031]图10为实施例一制备的同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木室温下可弯折示意图。
具体实施方式
[0032]具体实施方式一：本实施方式一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0033]一、炭黑改性：
[0034]将炭黑纳米粒子均匀分散于tris溶液中，然后加入多巴胺盐酸盐，磁力搅拌均匀，最后离心并干燥，制得改性炭黑；
[0035]二、浸渍：
[0036]将改性炭黑加入到溶液中并分散均匀，得到改性液，将木材置于改性液中，真空加压至木材完全浸没并保持1h～12h，最后干燥，得到改性后的木材；
[0037]所述的溶液为聚二甲基硅氧烷溶液、乙酸丁酯或无水乙醇；
[0038]三、低温炭化：
[0039]在温度为180℃～230℃的条件下，将改性后的木材低温炭化1h～3h，最后降温至室温取出，得到同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木。
[0040]本具体实施方式的有益效果是：
[0041]1、改性剂采用多巴胺盐酸盐，不含氟，绿色环保；
[0042]2、利用多巴胺盐酸盐对炭黑颗粒进行改性，提高其与木材内外微纳米孔道界面相容性，同时聚二甲基硅氧烷可增加炭黑颗粒对基材的粘附力、材料的柔性和耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：一、炭黑改性：将炭黑纳米粒子均匀分散于tris溶液中，然后加入多巴胺盐酸盐，磁力搅拌均匀，最后离心并干燥，制得改性炭黑；二、浸渍：将改性炭黑加入到溶液中并分散均匀，得到改性液，将木材置于改性液中，真空加压至木材完全浸没并保持1h～12h，最后干燥，得到改性后的木材；所述的溶液为聚二甲基硅氧烷溶液、乙酸丁酯或无水乙醇；三、低温炭化：在温度为180℃～230℃的条件下，将改性后的木材低温炭化1h～3h，最后降温至室温取出，得到同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木。2.根据权利要求1所述的一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，其特征在于步骤一中所述的炭黑纳米粒子的粒径为40nm～100nm；步骤一中所述的tris溶液的浓度为5mmol～10mmol/L，并利用质量百分数为1％～37％的盐酸调节pH为8～8.5。3.根据权利要求1所述的一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，其特征在于步骤一中所述的多巴胺盐酸盐与炭黑纳米粒子的质量比为1:(6～30)。4.根据权利要求1所述的一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，其特征在于步骤二中所述的木材为轻木、椴木、杨木、脱木质素后的轻木、脱木质素后的椴木或脱木质素后的杨木。5.根据权利要求4所述的一种同时具备环保、耐久、柔性及光热的整体超疏水炭化木的制备方法，其特征在于所述的脱木质素后的轻木、脱木质素后的椴木或脱木质素后的杨木均是按以下步骤制备：向质量百分数为1％～3％的NaClO2水溶液中滴加冰乙酸至pH为4.5～4.6，得到浸渍液，将木材浸渍于浸渍液中，在温度为60℃～85℃的条件下，保温6h～24h，保温过程中每6h更换浸渍液，至木材变成白色；或者所述的脱木质素后的轻木、脱木质素后的椴木或脱木质素后的杨木均是按以下步骤制备：将木材浸渍于冰乙酸与H2O2的混合溶液中，在温度为60℃～80℃的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丽坤，王敏，詹先旭，吕栋，李晓君，杨聪聪，刘志航，刘雪羽，李坚，
申请(专利权)人：德华兔宝宝装饰新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：