超疏水疏油殺菌阻燃耐候磁性功能木材的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種功能木材的制備方法。
【背景技術】
[0002]木材因其獨特的組成成分和具有的蜂窩狀多孔結構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，人們對天然的木材進行改性，現有的對木材改性的方法有以下幾種:一、利用乙烯基單體或雜環可聚合單體形成聚合物處理木材，使木材的力學性能提高的同時部分改善耐久性，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，且幾乎沒有阻燃防腐耐候等功能；即便在此基礎上添加各種阻燃、防腐、防水和耐候改性劑，耐久性改善效果也欠理想，造成成本過高;二、利用晶體銅鹽注入木材的孔結構內或木材表面，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構內或木材表面，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，無室外耐候性能導致木材表面降解等;三、利用硅氧烷前驅體處理木材細胞腔或細胞壁，使木材的熱穩定性、尺寸穩定性得到改善，這種方法操作過程復雜、周期長，且無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，但蜂蠟熱穩定性差、疏水效力不能持久;且對木材阻燃、防腐和耐候等性能幾乎無有益改。
[0003]近年來，隨著社會發展步入智能化的趨勢，木材改性研究的聚焦點集中于木材特異功能性改良方法的開發探索，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釋放大污染環境、操作過程復雜、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。
【發明內容】
[0004]本發明是要解決現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、污染環境、操作過程復雜、成本高、功能單一的問題，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，按以下步驟進行:
[0006]—、磁性前驅液配置:
[0007]按質量份數分別稱取1-5份的二價鐵鹽、5-10份的三價鐵鹽和85-96份的去離子水，攪拌溶解，形成均勻溶液，即得磁性前驅液;其中所述二價鐵鹽為FeCl2或FeCl2.4H20，所述三價鐵鹽為FeCl3或FeCl3.6出0;其中優選二價鐵鹽與三價鐵鹽的摩爾比為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液中，室溫攪拌l-5h;②向含木材的磁性前驅液中逐滴加入氨水，調節pH至9.5-10.5，連續攪拌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按質量百分比分別稱取0.1%~0.5%的含氟硅烷偶聯劑、79.5 % -89.9 %的無水乙醇和余量的去離子水，室溫磁力攪拌5分鐘;②然后加入冰乙酸調節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，然后放入密封儲存裝置，施加0.8MPa?IMPa的空氣氣壓，并保持壓力時間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量占步驟一的磁性前驅液總質量的0.1。
[0016]步驟三中FEVE與氟硅烷偶聯劑的質量相同。
[0017]步驟三中己二酸二酰肼固化劑占FEVE質量的0.1。
[0018]步驟三中含氟硅烷偶聯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量相同，均為步驟三含氟硅烷偶聯劑質量的1倍。
[0020]本發明的有益效果:
[0021]本發明提供一種操作簡單、環境友好、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]本發明方法改性后的木材具有磁性顆粒負載的微納米層次微觀構造，基底為疏水膜聚合物覆蓋，與荷葉微觀結構相似，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水接觸角可以高達150°以上、滾動角小于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;磁強度可達60emu/g;耐候性顯著提升，阻燃性能也有明顯改善。
[0023]另外本發明方法操作簡單、環境友好、成本低廉，可用作具有電磁屏蔽要求的室內外裝飾、建筑材料。
【附圖說明】
[0024]圖1為實施例1中改性木材的橫切面掃描電鏡照片；
[0025]圖2為實施例1改性后木材橫切面的水接觸角，為151°;
[0026]圖3為實施例1改性后木材橫切面的食用油接觸角，為122°;
[0027]圖4為實施例1經室外90天耐候實驗后改性木材橫切面的水接觸角，為140°;
[0028]圖5為實施例2中改性木材的橫切面掃描電鏡照片；
[0029]圖6為實施例2改性后木材橫切面的水接觸角，為153°;
[0030]圖7為實施例2改性后木材橫切面的食用油接觸角，為124°;
[0031 ]圖8為實施例2經室外90天耐候實驗后改性木材橫切面的水接觸角，為141°。
【具體實施方式】
[0032]本發明技術方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0033]【具體實施方式】一:本實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，按以下步驟進行:
[0034]一、磁性前驅液配置:
[0035]按質量份數分別稱取1-5份的二價鐵鹽、5-10份的三價鐵鹽和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液中，室溫攪拌l-5h;②向含木材的磁性前驅液中逐滴加入氨水，調節pH至9.5-10.5，連續攪拌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按質量百分比分別稱取0.1%~0.5%的含氟硅烷偶聯劑、79.5 % -89.9 %的無水乙醇和余量的去離子水，室溫磁力攪拌5分鐘;②然后加入冰乙酸調節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，然后放入密封儲存裝置，施加0.8MPa?IMPa的空氣氣壓，并保持壓力時間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]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述二價鐵鹽為FeCl2或FeCl2.4H20。其它與【具體實施方式】一相同。
[0043]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟一中所述三價鐵鹽為FeCl3或FeCl3.6H20。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0044]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中二價鐵鹽與三價鐵鹽的摩爾比為1: 2。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0045]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟三中表面活性劑的質量占步驟一的磁性前驅液總質量的0.1%_1%。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0046]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】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劑的質量相同。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0047]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】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-乙烯基醚聚合物質量的0.1%-1%。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0048]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟三中含氟硅烷偶聯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