專利名稱：低質(zhì)速生材原位密實(shí)與抗菌防腐處理技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低質(zhì)速生材無(wú)機(jī)溶液浸漬密實(shí)技術(shù)及配方，并通過(guò)摻雜納米銀實(shí)現(xiàn)抗菌防腐的功能性，屬于木材學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
密實(shí)技術(shù)能較大程度上提高木材的力學(xué)性能，目前，國(guó)內(nèi)外低質(zhì)速生材密實(shí)技術(shù)
主要有1)壓縮密實(shí)。主要是沿木材橫紋方向進(jìn)行徑向或弦向壓縮。木材經(jīng)壓縮密實(shí)后最 突出的一個(gè)問(wèn)題是壓縮變形的不穩(wěn)定性，當(dāng)木材在施加外力作用下發(fā)生較大變形時(shí)，其內(nèi) 部就會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，隨著時(shí)間的延續(xù)，特別是當(dāng)木材處于濕熱環(huán)境時(shí)，其內(nèi)部的殘余應(yīng) 力就會(huì)逐漸得以釋放，產(chǎn)生變形回復(fù)。2)浸漬密實(shí)。目前，包括有機(jī)樹(shù)脂溶液浸漬和無(wú)機(jī)溶液浸漬。有機(jī)溶液浸漬是將樹(shù)脂擴(kuò)散進(jìn)入木材細(xì)胞壁并使木材增容，經(jīng)干燥除去水分，樹(shù) 脂由于加熱而固化，生成不溶于水的聚合物，沉積填充于細(xì)胞壁內(nèi)，或與木材組分發(fā)生交 聯(lián)，從而使木材密度增大、強(qiáng)度提高。目前主要選用酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺改性樹(shù) 月旨、異氰酸酯等樹(shù)脂來(lái)浸漬密實(shí)處理木材，木材表面密實(shí)的效果主要取決于這些物質(zhì)在木 材橫向上的滲透性。使用有機(jī)樹(shù)脂溶液會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。無(wú)機(jī)溶膠浸漬采用溶膠_凝膠法。通過(guò)陽(yáng)離子溶液和陰離子溶液交替擴(kuò)散滲透到 木材空隙中發(fā)生無(wú)機(jī)反應(yīng)，生成非水溶性鹽而獲得的一種木材/無(wú)機(jī)復(fù)合材料溶膠，進(jìn)入 木材內(nèi)部后，在一定溫度作用下與木材發(fā)生凝膠反應(yīng)，凝膠填充在木材孔隙內(nèi)，同時(shí)也與木 材的細(xì)胞壁發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)合。因?yàn)樘畛涞臒o(wú)機(jī)物質(zhì)可阻止木材的熱分解、腐朽真菌絲體的 成長(zhǎng)和白蟻的侵食等，可獲得良好的阻燃性、耐腐性和抗蟻性，同時(shí)所生成的非水溶性鹽相 當(dāng)于復(fù)合材料中的增強(qiáng)體，分散到木材基體中，因而木材的強(qiáng)度也可得至一定程度的提高， 此方法能實(shí)現(xiàn)與木材在分子水平上的原位復(fù)合，保留了木材的優(yōu)良環(huán)境學(xué)特性，且尺寸穩(wěn) 定性較好。在無(wú)機(jī)溶膠浸漬方法里，通過(guò)摻雜特定的金屬離子對(duì)木材進(jìn)行浸漬能賦予木材一 些特定的功能性。在潮濕的環(huán)境下，木材容易變色、發(fā)霉、脆化降解，而且還會(huì)危害人體健 康。人們對(duì)木制品的抗菌防腐的要求正在逐漸提高。銀無(wú)論是在抗菌能力方面，還是在對(duì) 人體的安全性方面，都大大優(yōu)于其他金屬，所以國(guó)際上比較成熟的無(wú)機(jī)抗菌劑是銀系抗菌 齊U。納米銀由丁具有納米材料的特殊結(jié)構(gòu)和性能，具有比普通銀更優(yōu)異的抗菌活性，因此在 抗菌材料領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于設(shè)計(jì)一種低質(zhì)速生材原位密實(shí)及抗菌防腐處理技術(shù)，能保證木材 力學(xué)性能得到較大的提高，具有良好的尺寸穩(wěn)定性，且具有良好的抗菌防腐性能。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)方法是溶膠_凝膠法。生產(chǎn)步驟如下
1)采用正硅酸乙酯(TEOS)、冰醋酸(CH3C00H)、乙醇(EtOH)制備溶膠一2)利用成本低廉的液相化學(xué)法制備納米銀，并將納米銀粒子均勻分散于溶膠一中 形成穩(wěn)定的分散體系，制得溶膠二。3)將待處理低質(zhì)速生材樣品置丁裝有溶膠二的器皿，并置于真空壓力浸漬烘干機(jī) 中，抽真空，消除溶膠與樣品內(nèi)氣泡，浸漬2h。4)將裝有溶膠的器皿移出，對(duì)樣品干燥，干燥溫度為80°C，直至烘干。本發(fā)明操 作溫度低，對(duì)木材無(wú)壓縮，屬原位密實(shí)，處理周期短，并且原料無(wú)毒，可安全使用在木材處理 行業(yè)，處理后木材抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量及表面硬度與未處理木材對(duì)比分別提高5. 7%, 36.2%、43.5%。該技術(shù)進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，有著巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式一將正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶膠一，將制備好的粒子尺寸 為IOnm納米銀粒子均勻分散到溶膠一中形成分散體系，然后先后加入PVP、FWT，利用電動(dòng) 攪拌機(jī)攪拌30min，形成納米銀復(fù)合分散體系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、納米銀、PVP及 FWT摩爾比為1 1 0.01 0.01 0.01 0.001。將待處理的低質(zhì)速生材樣品浸漬在 溶膠二中，置入真空壓力浸漬烘干機(jī)中，抽真空，2h后將樣品取出干燥，干燥溫度為80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密實(shí)材。實(shí)施方式二將正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶膠一，將制備好的粒子尺寸 為20nm納米銀粒子均勻分散到溶膠一中形成分散體系，然后先后加入PVP、FWT，利用電動(dòng) 攪拌機(jī)攪拌30min，形成納米銀復(fù)合分散體系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、納米銀、PVP及 FWT摩爾比為1 1 0.01 0.04 0.02 0.002。將待處理的低質(zhì)速生材樣品浸漬在 溶膠二中，置入真空壓力浸漬烘干機(jī)中，抽真空，2h后將樣品取出干燥，干燥溫度為80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密實(shí)材。實(shí)施方式三將正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶膠一，將制備好的粒子尺寸 為40nm納米銀粒子均勻分散到溶膠一中形成分散體系，然后先后加入PVP、FWT，利用電動(dòng) 攪拌機(jī)攪拌30min，形成納米銀復(fù)合分散體系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、納米銀、PVP及 FWT摩爾比為1 1 0.01 0.02 0.01 0.001。將待處理的低質(zhì)速生材樣品浸漬在 溶膠二中，置入真空壓力浸漬烘干機(jī)中，抽真空，2h后將樣品取出干燥，干燥溫度為80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密實(shí)材。實(shí)施方式四將正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶膠一，將制備好的粒子尺寸 為50nm納米銀粒子均勻分散到溶膠一中形成分散體系，然后先后加入PVP、FWT，利用電動(dòng) 攪拌機(jī)攪拌30min，形成納米銀復(fù)合分散體系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、納米銀、PVP及 FWT摩爾比為1 1 0.01 0.04 0.02 0.002。將待處理的低質(zhì)速生材樣品浸漬在 溶膠二中，置入真空壓力浸漬烘干機(jī)中，抽真空，2h后將樣品取出干燥，干燥溫度為80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密實(shí)材。實(shí)施方式五將正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶膠一，將制備好的粒子尺寸為IOOnm納米銀粒子均勻分散到溶膠一中形成分散體系，然后先后加入PVP、FWT，利用電 動(dòng)攪拌機(jī)攪拌30min，形成納米銀復(fù)合分散體系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、納米銀、PVP及 FWT摩爾比為1 1 0.01 0.04 0.02 0.002。將待處理的低質(zhì)速生材樣品浸漬在溶膠二中，置入真空壓力浸漬烘干機(jī)中，抽真空，2h后將樣品取出干燥，干燥溫度為80°C，直至烘干，即可得抗菌防腐原位密實(shí)材。
權(quán)利要求
利用液相化學(xué)法制備具有不同粒徑大小球狀納米銀粒子，納米銀粒子尺寸在10～100nm大小可調(diào)。
2.低質(zhì)速生材原位密實(shí)技術(shù)，木材抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量及表面硬度與未處理木材 對(duì)比分別提高5. 7%,36. 2%,43. 5%，且木材尺寸穩(wěn)定性較好。
3.經(jīng)浸漬處理制備的低質(zhì)速生材具有高效、速效的廣譜抗菌活性，200mg/L濃度的納 米銀分散液在5min內(nèi)對(duì)白色念珠菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的殺滅率大于99. 99%。
4.通過(guò)溶膠-凝膠法將摻雜Ag的Si02凝膠充分滲透進(jìn)入木材內(nèi)部，利用PVP、FWT黏 合劑等對(duì)納米銀粒子進(jìn)行表面處理，納米銀漿料配方為(摩爾百分比)納米銀(0.01 0. 04mol)、PVP (0. 01 0. 02g)、FWT (0. 001 0. 002g)。
5.將浸漬2h的低質(zhì)速生材從溶膠二中取出，干燥直至烘干，即可得抗菌防腐原位密實(shí)材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低質(zhì)速生材原位密實(shí)與抗菌防腐處理技術(shù)，屬于木材學(xué)領(lǐng)域。采用溶膠-凝膠法制備摻雜納米Ag的SiO2/木材復(fù)合材料，其中采用液相化學(xué)法制備尺寸在10～100nm納米銀，將納米銀分散溶解在由正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶膠中，并加入PVP、粘合劑FWT。得到不同納米銀粒徑、濃度的原位密實(shí)處理溶膠。通過(guò)整理工藝，浸漬2h，干燥凝膠后形成抗菌防腐原位密實(shí)材，該發(fā)明所處理制備的木材在保持較好的尺寸溫度性上，力學(xué)性能也有較大的提高，并同時(shí)具有良好的抗菌防腐性能。
文檔編號(hào)B27K5/06GK101829788SQ20091003781
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者劉志平, 尹荔松, 王向軍, 胡社軍, 范海陸, 趙燕, 陽(yáng)素玉, 龔青 申請(qǐng)人:五邑大學(xué);江門市蓬江區(qū)文森裝飾材料有限公司