专利名称：木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料的制备方法。
背景技术：
木材作为一种天然可再生的生物质复合材料，有着独特的天然多孔结构(赋予其 高的强重比)、美丽花纹和良好的环境学特性，可被广泛用于家具、装饰、交通和建筑等领 域，自古以来就深受人们的喜爱。但木材受环境影响，易干缩湿胀致尺寸不稳，易受菌虫侵 蚀致腐朽降解，易受火焰吞噬致燃烧降解，易受气候影响致风蚀光解等，耐久性大大降低； 尤其近些年，随着天然优质木材的急剧减少，大量人工林木材材质低劣，力学性能差，致使 木材应用受到大幅限制。为改善木材、尤其低质木材的性能以拓宽其应用范围和提高附加 值，各种木材一有机聚合物复合材料和木材一无机复合材料应运而生。木材一有机聚合物复合材料，通常是借助木材的天然多孔结构作为模板，将乙 烯类或丙烯酸类可聚合小分子单体如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、醋酸乙烯酯 (VAc)、丙烯腈、丙烯酰胺或低分子聚合物如脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂及异氰 酸酯树脂等浸注处理木材，在热催化作用下聚合制得的木材一聚合物复合材料。该类复合 材料可明显改善木材的力学性能，但由于单体价格昂贵、毒性较高、易于挥发、转化率低、与 木材基质作用力微弱及各种低分子聚合物固化后期仍释放甲醛有毒物质等缺点致使操作 不安全，污染环境，复合材料耐久性差，性价比低，应用范围受到限制。而木材一无机复合材料通常是采用双剂扩散法将两种可溶性无机化合物浸入到 木材中，通过化学反应于木材细胞腔或壁中原位沉积形成不溶性无机物，或利用溶胶一凝 胶方法将无机化合物如氧化硅、氧化铝等的前躯体浸注入木材多孔结构中，借助木材细胞 壁中的结合水或外加水分在酸或碱的催化作用下使溶质水解、醇解原位生成无机化合物， 从而最终制得木材一无机复合材料。该复合材料可明显改善木材的热稳定性、尺寸稳定性、 防腐性能、耐候性等，但力学性能差，且复合材料制备过程中，存在多余溶剂回收难、污染环 境，有机前躯体水解缩聚慢、不稳定等缺点，同样影响了木材的进一步拓展应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有方法制备的木质复合材料耐久性差、力学性能差的 问题，提供了一种木材_有机_无机杂化复合材料的制备方法。本发明木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法如下一、单体的预聚合 向90m广IOOml四氢呋喃中加入80g 140g可聚合单体和硅烷偶联剂的混合物，可聚合单 体与硅烷偶联剂的摩尔比为纩20 1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂混合物质量 0. 39Π). 4%的引发剂混合均勻后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60°C的条件下聚合70 分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备将 3(T80g有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20m广30ml的四氢呋喃中，混合均勻， 然后加入单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子水的摩尔比为0.5 70 1，去离子水与盐酸的摩尔比为0.05 25 1 ；三、稀溶胶对木材的浸 注将木材浸入到稀溶胶中，在真空度为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa的 压力下加压20min，恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚 乙烯薄膜将浸注湿木材包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加热 48小时，剥除包覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在80°C 120°C烘箱内加热处理 10小时，即得木材_有机_无机杂化复合材料；步骤一中所述可聚合单体是甲基丙烯酸缩 水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯 (HEMA)、苯乙烯(St)、醋酸乙烯酯(VAc)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、三丙二醇二丙烯 酸酯(TPGDMA)、四甘醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、烯丙基缩水甘油醚(AGE)、三羟甲基丙烷 三丙烯酸酯(TMPTA)、聚马来酸-邻苯二甲酸-1，2-丙二酯及聚马来酸-邻苯二甲酸_氧 联二乙酯中的一种或其中几种的组合；步骤一中所述硅烷偶联剂是Y -甲基丙烯酰氧基丙 基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三甲氧基硅烷(SG-Si 171)、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基) 硅烷(SG-Si 172)、乙烯基三乙氧基硅烷(SG-Si 151)、Y -氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、 Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(SG-Si902)或Ν-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷 (SG-Si900 (SG-Si 1122))；步骤一中所述引发剂是偶氮类引发剂或过氧化物引发剂；所述 偶氮类引发剂是偶氮二异丁腈(AIBN)或偶氮二异庚腈(ABVN);所述过氧化物引发剂是过氧 化苯甲酰(ΒΡ0)、过氧化十二酰(LP0)、过氧化二碳酸二异丙酯(ΙΡΡ)、过氧化二碳酸二环己 酯(DCPD)、过氧化苯甲酸叔丁酯(ΤΒΡΒ)、过氧化特戊酸特丁酯(BPPD)、过氧化氢二异丙苯 (DIP)或叔丁基过氧化氢(TBHP);步骤二中所述有机硅醇烷是正硅酸乙酯(TE0S);步骤二中 所述盐酸的质量浓度为38%。本发明制备的木材-有机-无机杂化复合材料具有较高的强重比，其硬度、耐磨 性、抗弯强度、弹性模量、顺纹抗压强度等力学性能较木材最高可提高5倍；尺寸稳定性、防 腐性能较木材可提高5(Γ70%以上。此外，耐久性试验表明其热稳定性、耐候性也较木材得 到明显改善。
图1是具体实施方式
十三制备木材-有机-无机杂化复合材料的电镜(SEM)观 测图；图2是图1所对应的X-射线能谱扫描图。图3是具体实施方式
十四制备木材_有 机_无机杂化复合材料的电镜(SEM)观测图；图4是图3所对应的X-射线能谱扫描图。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法如下 一、单体的预聚合向90m广IOOml四氢呋喃中加入80g 140g可聚合单体和硅烷偶联剂的混 合物，可聚合单体与硅烷偶联剂的摩尔比为纩20 1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂 混合物质量0. 39Π). 4%的引发剂混合均勻后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60°C的条件 下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制 备将3(T80g有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20m广30ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子 水的摩尔比为0.5 70 1，去离子水与盐酸的摩尔比为0.05 25 1 ；三、稀溶胶对木材的 浸注将木材浸入到稀溶胶中，在真空度为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa 的压力下加压20min，恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或 聚乙烯薄膜将浸注湿木材包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加 热48小时，剥除包覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在80Π20 烘箱内加热处 理10小时，即得木材-有机-无机杂化复合材料。本实施方式步骤一单体的预聚合中采用直接加热的方式引发单体的预聚合。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述可聚合 单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲 基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)、苯乙烯(St)、醋酸乙烯酯(VAc)、乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EGDMA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDMA)、四甘醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、烯丙基缩水甘 油醚(AGE)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、聚马来酸-邻苯二甲酸-1，2-丙二酯及聚 马来酸_邻苯二甲酸_氧联二乙酯中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式
一相 同。本实施方式中所述可聚合单体是组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二之一不同的是步骤一中 所述硅烷偶联剂是Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三甲氧基硅 烷(SG-Si 171)、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(SG-Si 172)、乙烯基三乙氧基硅烷 (SG-Si 151)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(SG-Si902) 或Ν-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷(SG-Si900(SG-Si 1122))。其它与具体实施方 式一或二之一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一或二之一不同的是步骤一中所述 弓I发剂是偶氮类引发剂或过氧化物引发剂。其它与具体实施方式
一或二之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述偶氮类引发剂是偶 氮二异丁腈(AIBN)或偶氮二异庚腈(ABVN)。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述过氧化物引发剂是 过氧化苯甲酰(ΒΡ0)、过氧化十二酰(LP0)、过氧化二碳酸二异丙酯(IPP)、过氧化二碳酸二 环己酯(DCPD)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、过氧化特戊酸特丁酯(BPPD)、过氧化氢二异 丙苯(DIP)或叔丁基过氧化氢(TBHP)。其它与具体实施方式
四相同。本实施方式中所述过氧化物引发剂是组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一或二之一不同的是步骤二中所述 有机硅醇烷是正硅酸乙酯(TE0S)。其它与具体实施方式
一或二之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一或二之一不同的是步骤二中所述 盐酸的质量浓度为38%。其它与具体实施方式
一或二之一相同。
具体实施方式
九本实施方式中木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法如下 一、单体的预聚合向90ml四氢呋喃中加入80g 140g可聚合单体和硅烷偶联剂的混合物， 可聚合单体与硅烷偶联剂的摩尔比为2 1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂混合物质 量0. 39Π). 4%的引发剂混合均勻后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60°C的条件下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备将30g 有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20m广30ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入 单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子水的摩尔比为 0.5 1，去离子水与盐酸的摩尔比为0.05 1 ；三、稀溶胶对木材的浸注将木材浸入到 稀溶胶中，在真空度为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压20min， 恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将浸注湿 木材包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加热48小时，剥除包 覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在80°C烘箱内加热处理10小时，即得木材-有 机-无机杂化复合材料。
具体实施方式
十本实施方式中木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法如下 一、单体的预聚合向98ml四氢呋喃中加入80g 140g可聚合单体和硅烷偶联剂的混合物， 可聚合单体与硅烷偶联剂的摩尔比为20 1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂混合物质 量0. 39Π). 4%的引发剂混合均勻后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60°C的条件下聚合70 分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备将80g 有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20m广30ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入 单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子水的摩尔比为 70 1，去离子水与盐酸的摩尔比为25 1 ；三、稀溶胶对木材的浸注将木材浸入到稀溶 胶中，在真空度为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压20min，恢复 常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将浸注湿木材 包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加热48小时，剥除包覆木材 的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在120°C烘箱内加热处理10小时，即得木材-有机-无 机杂化复合材料。
具体实施方式
十一本实施方式中木材_有机_无机杂化复合材料的制备方法如 下一、单体的预聚合向95ml四氢呋喃中加入IOOg可聚合单体和硅烷偶联剂的混合物， 可聚合单体与硅烷偶联剂的摩尔比为10 1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂混合物质 量0. 39Π). 4%的引发剂混合均勻后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60°C的条件下聚合70 分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备将50g 有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20m广30ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入 单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子水的摩尔比为 50 1，去离子水与盐酸的摩尔比为20 1 ；三、稀溶胶对木材的浸注将木材浸入到稀溶 胶中，在真空度为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压20min，恢复 常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将浸注湿木材 包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加热48小时，剥除包覆木材 的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在100°C烘箱内加热处理10小时，即得木材-有机-无 机杂化复合材料。
具体实施方式
十二 本实施方式中木材_有机_无机杂化复合材料的制备方法如 下一、单体的预聚合向IOOml四氢呋喃中加入80g 140g可聚合单体和硅烷偶联剂的混 合物，可聚合单体与硅烷偶联剂的摩尔比为15 1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂混 合物质量0. 39Π). 4%的引发剂混合均勻后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60°C的条件下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制 备将60g有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20m广30ml的四氢呋喃中，混合均 勻，然后加入单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子水 的摩尔比为3 1，去离子水与盐酸的摩尔比为1 : 1 ；三、稀溶胶对木材的浸注将木材 浸入到稀溶胶中，在真空度为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压 20min，恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将 浸注湿木材包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加热48小时，剥 除包覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在110°C烘箱内加热处理10小时，即得木 材_有机_无机杂化复合材料。
具体实施方式
十三本实施方式中木材_有机_无机杂化复合材料的制备方法 如下一、单体的预聚合向IOOml四氢呋喃中加入76g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、 15g γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)和0. 3g偶氮二异丁腈(AIBN)，搅拌 15分钟，再在氮气保护、60°C的条件下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到 单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备将35g正硅酸乙酯(TE0S)、3g去离子水和0. 5g 质量浓度为38%的盐酸溶于20ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入单体的预聚合冷却 液，搅拌15分钟，得到稀溶胶；三、稀溶胶对木材的浸注将木材浸入到稀溶胶中，在真空度 为-0. 08MPa的条件下抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压20min，恢复常压，得到浸 注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将浸注湿木材包覆，然后于 300C的条件下加热48小时，再在35°C条件下继续加热48小时，剥除包覆木材的铝箔纸或聚 乙烯薄膜，最后将木材在115°C 120°C烘箱内加热处理10小时，即得木材-有机-无机杂 化复合材料。由图1可清晰地观测到杂化聚合物以微球网状交联的独特形式存在于大导管腔 中，而以实体填充的形式存在于细小纤维腔中；但无论哪种存在形式，杂化聚合物与木材细 胞壁基质紧密相连，显示了良好的界面相互作用力。这种微球网状交联与实体填充共同存 在的独特结构形式有望赋予木材更高的强重比和独特功能，在结构和功能材料领域均具有 潜在且广泛的应用价值。由图2可清晰观测到木材一有机一无机杂化复合材料中来自于原始材料中的有 机硅醇烷和硅烷偶联剂的Si元素的存在，间接证明该复合材料中存在有机-无机杂化成 分。表1表明通过X-射线能谱扫描检测该SEM观测图(图1)中的Si元素重量百分含量 为9. 38% ；原子百分含量为4. 72%。由图2和表1定性和定量证明了该复合材料中存在的有 机-无机杂化成分。表 1
具体实施方式
十四本实施方式中木材_有机_无机杂化复合材料的制备方法如下 一、单体的预聚合将120g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、18gY-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷(KH570)和0. 48g偶氮二异丁腈(AIBN)加入到90ml四氢呋喃中，搅拌15分钟，再在氮 气保护、60°C的条件下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备将70g正硅酸乙酯(TE0S)、4g去离子水和Ig质量浓度为38%的盐 酸溶于30ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到 稀溶胶；三、稀溶胶对木材的浸注将木材浸入到稀溶胶中，在真空度为-0. OSMPa的条件下 抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压20min，恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木 材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将浸注湿木材包覆，然后于30°C的条件下加热48小 时，再在35°C条件下继续加热48小时，剥除包覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材 在80°C烘箱内加热处理10小时，即得木材-有机-无机杂化复合材料。由图3可清晰地观测到杂化聚合物多以半填充的独特形式存在于大导管腔和细 小纤维腔中，杂化聚合物仅部分与木材细胞壁基质紧密相连；该木材一有机一无机杂化复 合材料部分保持了木材所特有的多孔结构。此独特多孔结构有望赋予该杂化复合材料更高 的强重比，在结构材料领域将具有潜在且广泛的应用价值。由图4可清晰观测到该木材一有机一无机杂化复合材料中来自于原始材料中的 有机硅醇烷和硅烷偶联剂的Si元素的存在，间接证明该复合材料中存在有机-无机杂化成 分。表2表明通过X-射线能谱扫描检测该SEM观测图(图3)中的Si元素重量百分含量 为5. 08% ；原子百分含量为2. 47%。由图3和表2定性和定量证明了该复合材料中存在的有 机-无机杂化成分。
具体实施方式
十三显示的图1和具体实施方式
十四显示的图3的结构差异则主要 取决于可聚合单体自身的结构和性质差异；而硅(Si)元素含量不同，则取决于原料用量差
已表2
具体实施方式
十五本实施方式中木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法如 下一、单体的预聚合将IOOg苯乙烯(St)、20gY-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (KH570)和0. 42g偶氮二异丁腈(AIBN)加入到IOOml四氢呋喃中，搅拌15分钟，再在氮气 保护、60°C的条件下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却 液；二、稀溶胶的制备将50g正硅酸乙酯(TE0S)、3. 5g去离子水和0. 8g质量浓度为38% 的盐酸溶于25ml的四氢呋喃中，混合均勻，然后加入单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得 到稀溶胶；三、稀溶胶对木材浸注将木材浸入到稀溶胶中，在真空度为-0. OSMPa的条件下 抽真空20min，再在0. 8MPa的压力下加压20min，恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木 材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将木材包覆，然后于30°C的条件下加热48小时，再 在35°C条件下继续加热48小时，剥除包覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在80°C 烘箱内加热处理10小时，即得木材-有机-无机杂化复合材料。 对具体实施方式
十三制备的木材_有机_无机杂化复合材料(表中用a表示)、具 体实施方式十四制备的木材_有机_无机杂化复合材料(表中用b表示)和具体实施方式
十五制备的木材_有机_无机杂化复合材料(表中用c表示)与素材(未经任何处理的木材) 进行性能检测，试验结果如下表所示
由表3、表4看出采用具体实施方式
十三、十四和十五制备的木材_有机_无机杂化复 合材料均具有较高的强重比，其硬度、耐磨性、抗弯强度、弹性模量、顺纹抗压强度等力学性 能较木材最高可提高5倍；尺寸稳定性、防腐性能较木材可提高5(Γ70%以上。此外，耐久性 试验表明其热稳定性、耐候性也较木材得到明显改善。
权利要求
木材 有机 无机杂化复合材料的制备方法，其特征在于木材 有机 无机杂化复合材料的制备方法如下一、单体的预聚合向90ml~100ml四氢呋喃中加入80g~140g可聚合单体和硅烷偶联剂的混合物，可聚合单体与硅烷偶联剂的摩尔比为2~20﹕1，然后加入可聚合单体和硅烷偶联剂混合物质量0.3%~0.4%的引发剂混合均匀后继续搅拌15分钟，再在氮气保护、60℃的条件下聚合70分钟，继续搅拌10分钟，冷却至室温，得到单体的预聚合冷却液；二、稀溶胶的制备:将30~80g有机硅醇烷、去离子水和盐酸的混合液溶于20ml~30ml的四氢呋喃中，混合均匀，然后加入单体的预聚合冷却液，搅拌15分钟，得到稀溶胶，其中有机硅醇烷与去离子水的摩尔比为0.5~70﹕1, 去离子水与盐酸的摩尔比为0.05~25﹕1；三、稀溶胶对木材的浸注将木材浸入到稀溶胶中，在真空度为 0.08MPa的条件下抽真空20min，再在0.8MPa的压力下加压20min，恢复常压，得到浸注湿木材；四、浸注湿木材的杂化聚合用铝箔纸或聚乙烯薄膜将浸注湿木材包覆，然后于30℃的条件下加热48小时，再在35℃条件下继续加热48小时，剥除包覆木材的铝箔纸或聚乙烯薄膜，最后将木材在80℃~120℃烘箱内加热处理10小时，即得木材 有机 无机杂化复合材料。
2.根据权利要求1所述的木材_有机_无机杂化复合材料的制备方法，其特征在于步 骤一中所述可聚合单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基 丙烯酸-2-羟基乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、 四甘醇二甲基丙烯酸酯、烯丙基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚马来酸-邻苯二 甲酸-1，2-丙二酯及聚马来酸-邻苯二甲酸_氧联二乙酯中的一种或其中几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，其特征在 于步骤一中所述硅烷偶联剂是Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅 烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、 Y “氨丙基甲基二乙氧基硅烷或N-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1或2所述的木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，其特征在 于步骤一中所述引发剂是偶氮类弓I发剂或过氧化物引发剂。
5.根据权利要求4所述的木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，其特征在于所 述偶氮类引发剂是偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
6.根据权利要求4所述的木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，其特征在于所 述过氧化物引发剂是过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸 二环己酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化氢二异丙苯或叔丁基过氧化 Μ,ο
7.根据权利要求1或2所述的木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，其特征在 于步骤二中所述有机硅醇烷是正硅酸乙酯。
8.根据权利要求1或2所述的木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，其特征在 于步骤二中所述盐酸的质量浓度为38%。
全文摘要
木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法，它涉及一种复合材料的制备方法。本发明解决了现有方法制备的木质复合材料耐久性差、力学性能差的问题。本方法如下一、单体的预聚合；二、稀溶胶的制备；三、真空-加压条件下实现稀溶胶对木材的浸注；四、对浸注完的湿木材加热，即得木材-有机-无机杂化复合材料。本发明制备的木材-有机-无机杂化复合材料具有较高的强重比，其硬度、耐磨性、抗弯强度、弹性模量、顺纹抗压强度等力学性能较木材最高可提高5倍；尺寸稳定性、防腐性能较木材可提高50~70%以上。此外，耐久性试验表明其热稳定性、耐候性也较木材得到明显改善。
文档编号C08F212/08GK101905471SQ201010256230
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者刘一星, 李永峰, 董晓英 申请人:东北林业大学