本發(fā)明屬于木材改性的，涉及一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝。
背景技術(shù)：
1、木材作為一種可再生、環(huán)保的天然材料，在建筑、家具、裝飾、包裝等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。然而，天然木材自身存在諸多性能缺陷，嚴(yán)重限制了其使用范圍和壽命。一方面，木材屬于多孔性親水性材料，其內(nèi)部豐富的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)含有大量羥基，導(dǎo)致木材極易吸水受潮，進(jìn)而引發(fā)變形、開裂等問題，縮短使用壽命；另一方面，潮濕環(huán)境為微生物(如真菌、細(xì)菌)提供了理想的生存條件，使得木材易受腐朽、霉變和蟲蛀的侵害，不僅降低了木材的力學(xué)性能，還可能對人體健康造成潛在威脅。
2、為解決上述問題，傳統(tǒng)的木材改性技術(shù)包括物理處理(如高溫?zé)崽幚怼⑽⒉ㄌ幚?、化學(xué)處理(如防腐劑浸漬、樹脂浸注)和生物處理(如酶處理)等。物理處理雖能在一定程度上改善木材的尺寸穩(wěn)定性，但對力學(xué)性能和抗菌性能的提升有限。
3、近年來，納米材料改性技術(shù)因其獨特的尺寸效應(yīng)和優(yōu)異的性能，為木材改性提供了新的方向。納米二氧化鈦具有良好的光催化抗菌性和增強(qiáng)作用，聚合物材料可賦予木材疏水性和力學(xué)增強(qiáng)效果。然而，目前基于納米材料的木材改性工藝仍存在一些技術(shù)瓶頸，如納米顆粒在木材中的分散性差、與木材基體的界面結(jié)合力弱，以及改性過程中難以實現(xiàn)多性能的高效協(xié)同提升等。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，本發(fā)明能夠?qū)⒓{米二氧化鈦材料與木材基體有效結(jié)合，同時顯著提升木材疏水性、抗菌性和抗壓強(qiáng)度。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝包括以下步驟：
4、步驟一、對木材進(jìn)行清潔、干燥，得到預(yù)處理木材；
5、步驟二、將功能單體、羥基丙烯酰胺和烯丙基縮水甘油醚溶于無水乙醇中，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑和引發(fā)劑攪拌混合，得到改性液體；
6、步驟三、將預(yù)處理木材浸泡于改性液體中進(jìn)行浸漬處理，取出木材向其表面噴灑去離子水，陳化，加熱保溫處理，真空干燥至恒重，即得。
7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟一中，所述清潔為用去離子水清洗木材表面，所述干燥為在85℃溫度干燥4-6h、在100℃干燥至恒重，清潔去除表面微生物及雜質(zhì)，干燥處理直接降低木材含水率，減少孔隙內(nèi)水分，為后續(xù)疏水改性奠定基礎(chǔ)。
8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟二中，所述攪拌混合為在400-600rpm轉(zhuǎn)速攪拌15-20min。
9、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟二中，所述功能單體、羥基丙烯酰胺、烯丙基縮水甘油醚、鈦酸酯偶聯(lián)劑、引發(fā)劑和無水乙醇的質(zhì)量比為6-8：2.0-2.5：1.4-1.8：1.2-1.5：0.20-0.22：30-40，所述引發(fā)劑為引發(fā)劑aibn。
10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟三中，改性液體滲透到木材孔隙中，聚合形成的疏水聚合物覆蓋木材表面及內(nèi)部通道，阻礙水分滲透，鈦酸酯偶聯(lián)劑水解生成的二氧化鈦納米顆粒可形成粗糙表面，抗壓強(qiáng)度和韌性，二氧化鈦納米顆粒結(jié)合疏水聚合物，通過荷葉效應(yīng)進(jìn)一步提升疏水性，二氧化鈦納米材料能在光照下產(chǎn)生光催化自由基，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，實現(xiàn)抗菌效果。
11、在步驟三中，所述預(yù)處理木材和改性液體的體積比為1：6。
12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟三中，所述浸漬處理為在-1mpa壓強(qiáng)真空浸漬40-60min后、在1mpa壓強(qiáng)加壓浸漬2.0-3.0h。
13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟三中，所述噴灑去離子水的噴灑量為預(yù)處理木材浸漬處理后增重質(zhì)量的0.4-0.5倍。
14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟三中，所述陳化為在室溫溫度陳化24-30h，所述加熱保溫處理為在80℃保溫6-8h后、在110-120℃保溫1.0-1.5h，所述真空干燥為真空干燥至恒重。
15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在步驟二中，所述功能單體的制備方法包括以下步驟：
16、在惰性氛圍下，將丙烯醛、乙酸和無水乙醇混合，加入鄰氯苯胺加熱攪拌，旋蒸，冷凍干燥，即得。
17、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述功能單體的制備中，所述惰性氛圍為氮氣或氬氣氛圍中的任意一種，所述加熱攪拌為60-65℃、200-400rpm攪拌4-6h，丙烯醛、鄰氯苯胺、乙酸和無水乙醇的質(zhì)量比為2.8-4.0：2.0-2.5：0.06-0.08：20-25。
18、本發(fā)明的有益效果：
19、本發(fā)明通過功能單體、特定化學(xué)試劑與木材的協(xié)同改性，利用鈦酸酯偶聯(lián)劑水解生成納米二氧化鈦，實現(xiàn)木材疏水性、抗菌性和抗壓強(qiáng)度的同步提升，克服傳統(tǒng)改性技術(shù)單一性局限，兼具環(huán)保性與高效性。
1.一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟一中，所述清潔為用去離子水清洗木材表面，所述干燥為在85℃溫度干燥4-6h、在100℃干燥至恒重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟二中，所述攪拌混合為在400-600rpm轉(zhuǎn)速攪拌15-20min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟二中，所述功能單體、羥基丙烯酰胺、烯丙基縮水甘油醚、鈦酸酯偶聯(lián)劑、引發(fā)劑和無水乙醇的質(zhì)量比為6-8：2.0-2.5：1.4-1.8：1.2-1.5：0.20-0.22：30-40，所述引發(fā)劑為引發(fā)劑aibn。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟三中，所述預(yù)處理木材和改性液體的體積比為1：6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟三中，所述浸漬處理為在-1mpa壓強(qiáng)真空浸漬40-60min后、在1mpa壓強(qiáng)加壓浸漬2.0-3.0h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟三中，所述噴灑去離子水的噴灑量為預(yù)處理木材浸漬處理后增重質(zhì)量的0.4-0.5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：在步驟三中，所述陳化為在室溫溫度陳化24-30h，所述加熱保溫處理為在80℃保溫6-8h后、在110-120℃保溫1.0-1.5h，所述真空干燥為真空干燥至恒重。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于，所述功能單體的制備方法包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高穩(wěn)定性復(fù)合納米材料改性木材的工藝，其特征在于：所述惰性氛圍為氮氣或氬氣氛圍中的任意一種，所述加熱攪拌為60-65℃、200-400rpm攪拌4-6h，丙烯醛、鄰氯苯胺、乙酸和無水乙醇的質(zhì)量比為2.8-4.0：2.0-2.5：0.06-0.08：20-25。