水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂直接喷涂到实体杨木表面，喷涂量为100g/m2，然后室温晾置24h，即得超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材。
[0067]改性后木材横切面呈明显的微纳米粗糙结构，细胞壁上有纳米颗粒状含硅化合物(图1)，表面疏水接触角可以高达150.6° (图2)、滚动角10°，食用油接触角高达122.9° (图3);且改性木材被褐腐菌侵蚀的失重率较未处理木材降低了 90.8%、木材表面无明显霉变，表明改性木材的防霉杀菌性能得到了显著提高;经室外放置90天耐候实验，其横切面的水接触角仍可达144.2° (图4)，木材表面无明显颜色改变，而作对照的未处理木材的表面出现明显沟槽、开裂状，颜色呈浅灰色，表明改性木材的耐候性显著改善;锥形量热仪测试的热释放速率峰值较未处理木材提高了 20 %，氧指数较未处理木材提高了 7.2，阻燃性能有明显改善。
[0068]实验二:
[0069]有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法:
[0070]一、按质量百分比分别称取5 %的正硅酸乙酯、20 %去离子水、80 %无水乙醇，室温磁力搅拌5分钟；
[0071 ] 二、然后加入氨水调节pH值至8.5，在25°C室温下磁力搅拌1min后；
[0072]三、加入功能试剂B，功能试剂B是草酸与硼酸质量比为7:3的组合物，再次调节pH值至6;
[0073]四、然后加入占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.2%的十七氟硅基三乙氧基硅烷，于25 °C温度下磁力搅拌I Oh后；
[0074]五、再加入占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.5%的水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)、占FEVE质量0.5%的固化剂己二酸己二酰肼、占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量0.2%的水性聚氨酯改性丙烯酸树脂和占水性聚氨酯改性丙烯酸树脂质量0.5%的六亚甲基二异氰酸酯固化剂、占步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量2.5%的磷酸二氢胺、1.0%的磷酸氢二胺和1.5 %的双氰胺，搅拌均匀，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂；
[0075]改性木材的方法:
[0076]将有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂通过空气压力浸注入实体杨木木材，所用压力条件为空气气压0.SMPa，并保持压力1min，然后卸压后将木材置于常温常压下陈放24h，即得超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材。改性后木材纵切面呈明显的微纳米粗糙结构，细胞壁上有明显的纳米颗粒状含硅化合物(图5)，表面疏水接触角可以高达151.7° (图6)、滚动角8°，食用油接触角高达127.8° (图7);且改性木材被褐腐菌侵蚀的失重率较未处理木材降低了 93.1%、木材表面无明显霉变，表明改性木材的防霉杀菌性能得到了显著提高;经室外放置90天耐候实验，其横切面的水接触角仍可达146.9° (图8)，木材表面无明显颜色改变，而作对照的未处理木材的表面出现明显沟槽、开裂状，颜色呈浅灰色，表明改性木材的耐候性显著改善;锥形量热仪测试的热释放速率峰值较未处理木材提高了 22%，氧指数较未处理木材提高了 8.9，阻燃性能有明显改善。
【主权项】
1.有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法按照以下步骤进行: 一、按质量百分比分别称取2% -1 O %的有机烷氧基硅烷、1 % -40 %的去离子水、50 % -88%的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物； 二、加入功能试剂A调节pH值，在一定温度下磁力搅拌一定时间； 步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物，调节pH值为2.5-5，在25°C_80°C磁力搅拌0.5h_24h; 步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物，调节pH值为7.5-9，对应的反应温度为20 0C -30 °C和时间为0.lh_l 2h; 三、加入功能试剂B再次调节pH值为5-6; 步骤三中所述的功能试剂B与步骤二中的功能试剂A对应匹配: 当步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为2-氨基-2-甲基-1-丙醇与硼砂的组合物;其中，2-氨基-2-甲基-1-丙醇占组合物总质量的50%-70%，硼砂占组合物总质量的30%-50% ； 或者当步骤二中所述的功能试剂A为氨水、NaOH中的一种或两者任意比例的组合物时，步骤三中所述的功能试剂B为草酸与硼酸的组合物；其中，草酸占组合物总质量的50%-70%，硼酸占组合物总质量的30%-50% ； 四、加入含氟硅烷偶联剂，含氟硅烷偶联剂的加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1%~1%，在20°C_60°C磁力搅拌0.5h-24h; 五、加入水性含氟高分子化合物、固化剂、功能试剂C，室温下搅拌均匀后，即得有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候多功能木材改性剂； 水性含氟高分子化合物加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的0.1%~1%，固化剂加入量为含氟高分子化合物质量的0.5%~1%，功能试剂C加入量为步骤一中去离子水、无水乙醇和有机烷氧基硅烷液体总质量的I； 步骤五所述的功能试剂C为双氰胺、磷酸氢二铵及磷酸二氢铵中的一种或任意几种任意比例的组合。2.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的有机烷氧基硅烷为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。3.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤四中所述含氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷或十七氟硅基三乙氧基硅烷。4.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤五所述的水性含氟高分子化合物为水性三氟氯乙烯-乙烯基醚聚合物或其与水性氟硅改性丙烯酸树脂、水性硅丙乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中一种或任意几种的组合。5.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤五所述的固化剂为己二酸二酰肼或其与六亚甲基二异氰酸酯的组入口 ο6.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤一中按质量百分比分别称取5%的有机烷氧基硅烷、40%的去离子水、55%的无水乙醇，混合后室温下磁力搅拌5分钟，得混合物。7.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的功能试剂A为甲酸、冰乙酸、柠檬酸及盐酸中的一种或任意几种的组合，调节pH值为4，在30 0C -60 0C磁力搅拌5h-20h。8.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的功能试剂A或者为氨水、NaOH中的一种或两者的组合，调节pH值为8，对应的反应温度为22 °C -27 °C和时间为0.5h_5h。9.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤三中功能试剂B为质量百分含量为70%的2-氨基-2-甲基-1-丙醇与质量百分含量为30%的硼砂构成的组合物。10.根据权利要求1所述有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，其特征在于步骤三中功能试剂B为质量百分含量为70%的草酸与质量百分含量为30%的硼酸构成的组合物。
【专利摘要】有机-无机杂化超疏水疏油防霉杀菌阻燃耐候木材改性剂的制备方法，它涉及一种木材改性剂的制备方法。本发明是为了解决现有木材的改性剂毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、污染环境、功能单一的技术问题。方法：将有机烷氧基硅烷、去离子水和无水乙醇混合；加入功能试剂A反应；加入功能试剂B反应；加入含氟硅烷偶联剂反应；加入水性含氟高分子化合物、固化剂、功能试剂C，搅拌，即得改性剂；利用本发明改性剂改性后的木材表面静态水接触角可以高达150°以上、滚动角小于10°；改性木材表面的食用油接触角高达120°以上，具有疏油特性；且改性木材的防腐杀菌性能提高90％以上，耐候性提高了10倍，阻燃性能也有明显改善。本发明属于木材改性剂的制备领域。
【IPC分类】B27K3/12, B27K3/52
【公开号】CN105619558
【申请号】CN201610114880
【发明人】李永峰, 董晓英
【申请人】山东农业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月1日