專利名稱：一種超疏水性木材的制備方法
技術領域：
本發明涉及疏水性木材的制備方法。
背景技術：
超疏水性木材，與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°，因為具有很好的超疏 水的表面性質，所以其不僅具有自清潔功能，而且還具有防蟲、防腐、阻燃等性能，使木材從 傳統改良向生物改良發展，在液體無損失輸送、自潔、防水、防潮等領域具有十分廣泛的應 用前景。現有的制備超疏水性木材的方法是把木材和蜂蠟加入到模具中，加熱至80°C 100°C使蜂蠟溶化，并施以IMPa 50MPa壓力使蜂蠟進入到木材表面的微孔中，冷卻后刮掉 表面的蜂蠟，得到超疏水木材。但該方法需要加熱、加壓、工藝復雜，能耗大，成本高。
發明內容
本發明是為了解決現有的超疏水性木材的制備方法工藝復雜，能耗大，成本高的 問題，而提供一種超疏水性木材的制備方法。本發明的一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進行一、按甲基硅酸鉀的濃 度為0. 1% 20% (質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步驟一制備的甲基 硅酸鉀水溶液中保持5h 30h ；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為10°C 80°C的條件 下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為9 13. 5 ；四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳 氣體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為7 8. 8時停通入二氧化碳氣體；五、靜置0. lh 30h 后，把木材放于真空干燥箱中，在真空度為0. 070MPa 0. 095MPa、溫度為40°C 140°C的條 件下干燥lOmin 10h，得到超疏水性木材。本發明把木材浸泡到甲基硅酸鉀的水溶液中，通入二氧化碳氣體，甲基硅酸鉀與 二氧化碳在木材表面原位反應，生成低表面能的硅烷，在木材表面形成一層超疏水層。該 超疏水性木材與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°，具有超疏水性質，在木材表面形 成的涂層，可以避免使用涂料帶來的污染，而且該層無毒無異味，是一種環保材料，不會對 人體健康和環境造成不良影響，使木材具備了自清潔功能的同時，還可以起到提高木材本 身機械強度、物理、力學強度、克服木材自身易腐性、易燃性、尺寸不穩定性、各向異性、變異 性、不耐候性的缺陷。經本發明的方法得到的超疏水性木材在木材表面原位生成硅烷，本發 明的方法工藝簡單，不需要加壓處理，更不用復雜的專用設備，生產成本低，能耗小。
圖1是具體實施方式
二十制備的超疏水性木材與水的接觸角照片。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進行 一、按甲基硅酸鉀的濃度為0. 1% 20%(質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步驟一制備的甲基硅酸鉀水溶液中保持5h 30h ；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為 10°C 80°C的條件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為9 13. 5 ；四、向甲基硅酸鉀水溶 液中通入二氧化碳氣體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為7 8. 8時停通入二氧化碳氣體； 五、靜置0. lh 30h后，把木材放于真空干燥箱中，在真空度為0. 070MPa 0. 095MPa、溫度 為40°C 140°C的條件下干燥lOmin 10h，得到超疏水性木材。本實施方式把木材浸泡到甲基硅酸鉀的水溶液中，通入二氧化碳氣體，甲基硅酸 鉀與二氧化碳在木材表面原位反應，生成低表面能的硅烷，在木材表面形成一層超疏水層。 該超疏水性木材與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°，具有超疏水性質，在木材表面 形成的涂層，可以避免使用涂料帶來的污染，而且該層無毒無異味，是一種環保材料，不會 對人體健康和環境造成不良影響，使木材具備了自清潔功能的同時，還可以起到提高木材 本身機械強度、物理、力學強度、克服木材自身易腐性、易燃性、尺寸不穩定性、各向異性、變 異性、不耐候性的缺陷。經本實施方式的方法得到的超疏水性木材在木材表面原位生成硅 烷，本實施方式的方法工藝簡單，不需要加壓處理，更不用復雜的專用設備，生產成本低，能 耗小。
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甲基硅酸鉀 的濃度為1% 18% (質量)。其它與具體實施方式
一相同。
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甲基硅 酸鉀的濃度為10% (質量)。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中甲基硅 酸鉀的濃度為13% (質量)。其它與具體實施方式
一或二相同。
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二中木 材浸沒于甲基硅酸鉀水溶液中保持8h 25h。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
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二中木 材浸沒于甲基硅酸鉀水溶液中保持12h。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
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二中木 材浸沒于甲基硅酸鉀水溶液中保持20h。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
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甲 基硅酸鉀水溶液的溫度為15°C 75°C、甲基硅酸鉀水溶液的pH值為9. 5 13。其它與具 體實施方式一至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中甲 基硅酸鉀水溶液的溫度為25°C、甲基硅酸鉀水溶液的pH值為10。其它與具體實施方式
一 至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中甲 基硅酸鉀水溶液的溫度為40°C、甲基硅酸鉀水溶液的pH值為11。其它與具體實施方式
一 至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中甲 基硅酸鉀水溶液的溫度為50°C、甲基硅酸鉀水溶液的pH值為12。其它與具體實施方式
一 至八之一相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一至十之一不同的是步驟四中
4當甲基硅酸鉀水溶液的PH值為7. 2 8. 5時停通入二氧化碳氣體。其它與具體實施方式
一至十之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
一至十一之一不同的是步驟四 中當甲基硅酸鉀水溶液的PH值為7. 8時停通入二氧化碳氣體。其它與具體實施方式
一至 十一之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至十一之一不同的是步驟四 中當甲基硅酸鉀水溶液的PH值為8. 2時停通入二氧化碳氣體。其它與具體實施方式
一至 十一之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一至十三之一不同的是步驟五 中靜置時間為lh 24h。其它與具體實施方式
一至十三之一相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一至十四之一不同的是步驟五 中靜置時間為12h。其它與具體實施方式
一至十四之一相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一至十四之一不同的是步驟五 中靜置時間為16h。其它與具體實施方式
一至十四之一相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一至十四之一不同的是步驟五 中靜置時間為20h。其它與具體實施方式
一至十四之一相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一至十七之一不同的是步驟五 中木材在真空度為0. 075MPa 0. 090MPa、溫度為50°C 130°C的條件下干燥lh 8h。其 它與具體實施方式
一至十七之一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
一至十八之一不同的是步驟五 中木材在真空度為0. OSOMPa、溫度為80°C的條件下干燥6h。其它與具體實施方式
一至十八 之一相同。
具體實施方式
二十本實施方式的一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進 行一、按甲基硅酸鉀的濃度為0. 6% (質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步 驟一制備的甲基硅酸鉀水溶液中保持12h ；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為室溫的 條件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的PH值為10 ；四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣 體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為8時停通入二氧化碳氣體；五、靜置16h后，把木材放于 真空干燥箱中，在真空度為0. 090MPa、溫度為80°C的條件下干燥5h，得到超疏水性木材。本實施方式中步驟二中所述的木材為楊木。本實施方式該超疏水性木材與水的接觸角為155°，滾動角為4°，具有超疏水性 質，在木材表面形成的涂層，可以避免使用涂料帶來的污染，而且該層無毒無異味，是一種 環保材料，不會對人體健康和環境造成不良影響，使木材具備了自清潔功能的同時，還可以 起到提高木材本身機械強度、物理、力學強度、克服木材自身易腐性、易燃性、尺寸不穩定 性、各向異性、變異性、不耐候性的缺陷。經本發明的方法得到的超疏水性木材在木材表面 原位生成硅烷，本發明的方法工藝簡單，不需要加熱、加壓處理，更不用復雜的專用設備，生 產成本低，能耗小。
具體實施方式
二十一本實施方式的一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進 行一、按甲基硅酸鉀的濃度為10% (質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步 驟一制備的甲基硅酸鉀水溶液中保持20h ；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為室溫的條件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為11 ；四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣 體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為8時停通入二氧化碳氣體；五、靜置2h后，把木材放于真 空干燥箱中，在真空度為0. 090MPa、溫度為80°C的條件下干燥5h，得到超疏水性木材。本實施方式中步驟二中所述的木材為松木。本實施方式該超疏水性木材與水的接觸角為158°，滾動角為3°，具有超疏水性 質，在木材表面形成的涂層，可以避免使用涂料帶來的污染，而且該層無毒無異味，是一種 環保材料，不會對人體健康和環境造成不良影響，使木材具備了自清潔功能的同時，還可以 起到提高木材本身機械強度、物理、力學強度、克服木材自身易腐性、易燃性、尺寸不穩定 性、各向異性、變異性、不耐候性的缺陷。經本發明的方法得到的超疏水性木材在木材表面 原位生成硅烷，本發明的方法工藝簡單，不需要加熱、加壓處理，更不用復雜的專用設備，生 產成本低，能耗小。
具體實施方式
二十二 本實施方式的一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進 行一、按甲基硅酸鉀的濃度為16% (質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步 驟一制備的甲基硅酸鉀水溶液中保持20h ；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為室溫的 條件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為12 ；四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣 體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為8. 5時停通入二氧化碳氣體；五、靜置20h后，把木材放 于真空干燥箱中，在真空度為0. 090MPa、溫度為80°C的條件下干燥5h，得到超疏水性木材。本實施方式中步驟二中所述的木材為楊木。本實施方式該超疏水性木材與水的接觸角為157°，滾動角為3°，具有超疏水性 質，在木材表面形成的涂層，可以避免使用涂料帶來的污染，而且該層無毒無異味，是一種 環保材料，不會對人體健康和環境造成不良影響，使木材具備了自清潔功能的同時，還可以 起到提高木材本身機械強度、物理、力學強度、克服木材自身易腐性、易燃性、尺寸不穩定 性、各向異性、變異性、不耐候性的缺陷。經本發明的方法得到的超疏水性木材在木材表面 原位生成硅烷，本發明的方法工藝簡單，不需要加熱、加壓處理，更不用復雜的專用設備，生 產成本低，能耗小。
具體實施方式
二十三本實施方式的一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進 行一、按甲基硅酸鉀的濃度為2% (質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步驟 一制備的甲基硅酸鉀水溶液中保持10h ；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為室溫的條 件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為11. 5;四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣 體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為7. 5時停通入二氧化碳氣體；五、靜置5h后，把木材放于 真空干燥箱中，在真空度為0. 090MPa、溫度為80°C的條件下干燥5h，得到超疏水性木材。本實施方式中步驟二中所述的木材為水曲柳。本實施方式該超疏水性木材與水的接觸角為157°，滾動角為4°，具有超疏水性 質，在木材表面形成的涂層，可以避免使用涂料帶來的污染，而且該層無毒無異味，是一種 環保材料，不會對人體健康和環境造成不良影響，使木材具備了自清潔功能的同時，還可以 起到提高木材本身機械強度、物理、力學強度、克服木材自身易腐性、易燃性、尺寸不穩定 性、各向異性、變異性、不耐候性的缺陷。經本發明的方法得到的超疏水性木材在木材表面 原位生成硅烷，本發明的方法工藝簡單，不需要加熱、加壓處理，更不用復雜的專用設備，生 產成本低，能耗小。
權利要求
一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于一種超疏水性木材的制備方法按以下步驟進行一、按甲基硅酸鉀的濃度為0.1%～20%(質量)配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于經步驟一制備的甲基硅酸鉀水溶液中保持5h～30h；三、在保持甲基硅酸鉀水溶液的溫度為10℃～80℃的條件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為9～13.5；四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為7～8.8時停通入二氧化碳氣體；五、靜置0.1h～30h后，把木材放于真空干燥箱中，在真空度為0.070MPa～0.095MPa、溫度為40℃～140℃的條件下干燥10min~10h，得到超疏水性木材。
2.根據權利要求1所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟一中甲基硅 酸鉀的濃度為1% 18% (質量)。
3.根據權利要求1所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟一中甲基硅 酸鉀的濃度為10% (質量)。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟二中 木材浸沒于甲基硅酸鉀水溶液中保持8h 25h。
5.根據權利要求1、2或3所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟二中 木材浸沒于甲基硅酸鉀水溶液中保持20h。
6.根據權利要求4所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟三中甲基硅 酸鉀水溶液的溫度為15°C 75°C、甲基硅酸鉀水溶液的pH值為9. 5 13。
7.根據權利要求4所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟三中甲基硅 酸鉀水溶液的溫度為25°C、甲基硅酸鉀水溶液的pH值為10。
8.根據權利要求1、2、3或6所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟四 中當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為7. 2 8. 5時停通入二氧化碳氣體。
9.根據權利要求8所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟五中靜置時 間為lh 24h。
10.根據權利要求1、2、3、6或9所述的一種超疏水性木材的制備方法，其特征在于步驟 五中木材在真空度為0. 075MPa 0. 090MPa、溫度為50°C 130°C的條件下干燥lh 8h。
全文摘要
一種超疏水性木材的制備方法，它涉及疏水性木材的制備方法。本發明解決了現有的超疏水性木材的制備方法工藝復雜，能耗大，成本高的問題。本方法一、配制甲基硅酸鉀水溶液；二、將木材浸沒于甲基硅酸鉀水溶液中保持5h～30h；三、在溫度為10℃～80℃的條件下，調節甲基硅酸鉀水溶液的pH值為9～13.5；四、向甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣體，當甲基硅酸鉀水溶液的pH值為7～8.8時停通入二氧化碳氣體；五、靜置0.1h～30h后，干燥，得到超疏水性木材。本發明的方法工藝簡單，不需要加壓處理，也不用復雜的專用設備，生產成本低，能耗小。用于制備超疏水性木材。
文檔編號B27K3/20GK101870130SQ20101022128
公開日2010年10月27日 申請日期2010年7月8日 優先權日2010年7月8日
發明者劉常瑜, 王成毓 申請人:東北林業大學