專(zhuān)利名稱(chēng)：一種液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用液態(tài)硅系化合物制備超疏水薄膜的方法，從而形成硅系炭 化防腐木竹。
背景技術(shù)：
受稻草葉效應(yīng)的啟發(fā)，具有超疏水表面的固體材料(材料表面與水的接觸角大于150° ，并且水滴在表面上有較小的滾動(dòng)角)引起了廣泛的興趣。超疏水表面由 于具有防水、防霧、抗氧化、自清潔等特點(diǎn)，在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生 活中都具有廣泛的應(yīng)用前景。例如可應(yīng)用于自清潔功能的建筑材料和外墻涂料、自清潔功能的紡織品、液體的無(wú)損失輸送、防潮包裝材料、抑制凝血和血液污染的生 物醫(yī)用材料等。眾所周知，固體表面的潤(rùn)濕性由表面的化學(xué)組成和表面粗糙度決定。在光滑表 面的接觸角最多只能提高到12(TC。通過(guò)對(duì)荷葉等自然界超疏水表面的研究發(fā)現(xiàn)， 超疏水性質(zhì)是由低表面能材料和表面粗糙度共同決定的。因此，構(gòu)建超疏水的表面 需要將表面能和表面粗糙度結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。目前，有很多方法被用來(lái)構(gòu)建具有超疏 水表面的固體材料，如江雷等在《Angew. Chem. Int. Ed.》2004， 43， 4338-4341 上報(bào)道了利用電紡技術(shù)制備類(lèi)荷葉狀的超疏水表面，其接觸角為160.4±1.2° ;金 美花等在《Advanced Materials》2005， 17， 1977-1981上報(bào)道了利用氧化鋁為模 板制備超疏水聚苯乙烯薄膜；Poncin-Epaillard等在《Surf ace & Coatings Technology》2006， 200， 5296_5305上報(bào)道了利用等離子體技術(shù)制備透明的超疏 水聚乙烯薄膜，其接觸角達(dá)到17(T ;除了以上方法以外，還有溶膠-凝膠法、氟化 涂層法、化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)沉積法、聚電解質(zhì)交替沉積法、陽(yáng)極氧化法、機(jī) 械拉伸法等。然而，現(xiàn)有的這些方法要么使用昂貴的材料，要么需要特殊的加工設(shè) 備或復(fù)雜的工藝過(guò)程，難以產(chǎn)業(yè)化。因此發(fā)明一種簡(jiǎn)單而又易于產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)制 備超疏水表面是非常有必要的，并形成硅系炭化防腐木竹。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種操作工藝簡(jiǎn)單、可控性好、成本低、無(wú) 需復(fù)雜的化學(xué)處理、也不需要昂貴的設(shè)備的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將待處理材放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的液態(tài)硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高壓 罐中直至淹沒(méi)待處理材，然后將高壓罐中壓力升到5-100MPa，并保持l-24小時(shí)， 浸注時(shí)的溫度為10-70°C;然后卸壓到1-0. 3Mpa，取出，得到硅系浸注材；(3) 、將硅系浸注材放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入惰性氣體，迅速升溫到20CTC—800。C ，保持10—180min，然后緩慢降溫之80°C以下，取出處理材，處 理材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐木竹。上述步驟1中所述的待處理材為原竹、竹片、竹纖維、竹質(zhì)刨花、原木、木片、 木纖維或木質(zhì)刨花。上述步驟2中所述的液態(tài)硅系化合物是指硅油。上述步驟3中所述的惰性氣體是指二氧化碳、氮?dú)狻⒑狻⒒蛩鼈內(nèi)我獗然旌?氣體。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐木竹，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為l-4陶的由 碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑lOnm-lOWii，該膜與水的接觸角 在150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。本發(fā)明的超疏水二氧化硅 和碳化硅薄膜的超疏水性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度范圍為0 — 40'C、相對(duì)濕度為20%-70%的 環(huán)境中放置一年，超疏水性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化。液態(tài)硅系炭化防腐木竹無(wú)味無(wú)毒，具 有很好的防腐性，對(duì)環(huán)境友好，在液體無(wú)損失輸送、防水防潮等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用 前景。本發(fā)明的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法操作工藝簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、無(wú)需 任何昂貴設(shè)備、也不需要復(fù)雜的化學(xué)處理過(guò)程，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。綜上所述，本發(fā)明是一種操作工藝簡(jiǎn)單、可控性好、成本低、無(wú)需復(fù)雜的化學(xué) 處理、也不需要昂貴的設(shè)備的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法。
具體實(shí)施方式
通過(guò)下面給出的本發(fā)明的具體實(shí)施例可以進(jìn)一步清楚地理解本發(fā)明，但下述實(shí) 施例并不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將原竹放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的硅油，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)原竹，然后將高壓罐中壓 力升到80MPa，并保持20小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為7(TC;然后卸壓到0.7Mpa，打開(kāi) 閥門(mén)將剩余的硅油排出高壓罐，排完后，即可取出原竹，得到硅系浸注竹；(3) 、將硅系浸注竹放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入二氧化碳惰性氣體， 迅速升溫到80(TC，保持lOmin，然后緩慢降溫之80°C以下，取出竹材，竹材表面 形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐竹。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐竹，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-10陶，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例2:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將竹片放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取任意比例的硅系混合物，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)竹片，然后將高 壓罐中壓力升到lOOMPa，并保持1小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為5CTC;然后卸壓到0. 3Mpa，打開(kāi)閥門(mén)將剩余任意比例的硅系混合物排出高壓罐，排完后，即可取出竹片，得到 硅系浸注竹；(3)、將硅系浸注竹放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入氮?dú)狻⒑舛栊詺怏w， 迅速升溫到60(TC，保持120min，然后緩慢降溫之80°C以下，取出竹材，竹材表 面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐竹。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐竹，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為l-4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑lOmn-lO陶，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例3:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將竹纖維放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的硅油，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)竹纖維，然后將高壓罐中 壓力升到5MPa，并保持24小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為50°C;然后卸壓到1Mpa，打開(kāi) 閥門(mén)將剩余的硅油排出高壓罐，排完后，即可取出竹纖維，得到硅系浸注竹；(3) 、將硅系浸注竹放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入氦氣惰性氣體，迅速 升溫到200。C，保持180min，然后緩慢降溫之80°C以下，取出竹材，竹材表面形 成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐竹。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐竹，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為1-4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑lOnm-lOWii，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例4:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將竹質(zhì)刨花放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的硅油，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)竹質(zhì)刨花，然后將高壓罐 中壓力升到40MPa，并保持18小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為10'C;然后卸壓到lMpa，打 開(kāi)閥門(mén)將剩余的硅油排出高壓罐，排完后，即可取出竹質(zhì)刨花，得到硅系浸注竹；(3) 、將硅系浸注竹放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入二氧化碳、氮?dú)夂秃?氣任意比混合惰性氣體，迅速升溫到75(TC，保持100min，然后緩慢降溫之8(TC 以下，取出竹質(zhì)刨花，竹質(zhì)刨花表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液 態(tài)硅系炭化防腐竹。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐竹，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為卜4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-lOWii，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例5:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟 (1)、將原木放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的硅油，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)原木，然后將高壓罐中壓 力升到80MPa，并保持20小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為70'C;然后卸壓到O. 7Mpa，打開(kāi) 閥門(mén)將剩余的硅油排出高壓罐，排完后，即可取出原木，得到硅系浸注木；(3) 、將硅系浸注木放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入二氧化碳惰性氣體， 迅速升溫到800"C，保持10min，然后緩慢降溫之80°C以下，取出木材，木材表面 形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐木。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐木，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-IO陶，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例6:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將木片放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取任意比例的硅系混合物，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)木片，然后將高 壓罐中壓力升到lOOMPa，并保持1小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為50。C;然后卸壓到0. 3Mpa， 打開(kāi)閥門(mén)將剩余任意比例的硅系混合物排出高壓罐，排完后，即可取出木片，得到 硅系浸注木；(3) 、將硅系浸注木放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入氮?dú)狻⒑舛栊詺怏w， 迅速升溫到600°C，保持120min，然后緩慢降溫之80°C以下，取出木材，木材表 面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐木。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐木，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為1-4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-10Wn，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例7:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將木纖維放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的硅油，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)木纖維，然后將高壓罐中 壓力升到5MPa，并保持24小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為5CTC;然后卸壓到1Mpa，打開(kāi) 閥門(mén)將剩余的硅油排出高壓罐，排完后，即可取出木纖維，得到硅系浸注木；(3) 、將硅系浸注木放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入氦氣惰性氣體，迅速 升溫到200。C，保持180min，然后緩慢降溫之80°C以下，取出木材，木材表面形 成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐木。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐木，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑lOnm-lOWn，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。實(shí)施例8:液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法包括如下步驟6(1) 、將木質(zhì)刨花放入高壓罐中；(2) 、稱(chēng)取一定量的硅油，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)木質(zhì)刨花，然后將高壓罐 中壓力升到40MPa，并保持18小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為10。C;然后卸壓到lMpa，打 開(kāi)閥門(mén)將剩余的硅油排出高壓罐，排完后，即可取出木質(zhì)刨花，得到硅系浸注木；(3) 、將硅系浸注木放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入二氧化碳、氮?dú)夂秃?氣任意比混合惰性氣體，迅速升溫到750'C，保持100min，然后緩慢降溫之8(TC 以下，取出木質(zhì)刨花，木質(zhì)刨花表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液 態(tài)硅系炭化防腐木。采用上述技術(shù)方案的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，生產(chǎn)出的液態(tài)硅系炭 化防腐木，形成一層超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直徑為l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑lOrnn-IO陶，膜與水的接觸角在 150-170°之間，水滴在材料表面的滾動(dòng)角小于10° 。
權(quán)利要求
1、一種液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，其特征是制備步驟包括(1)、將待處理材放入高壓罐中；(2)、稱(chēng)取一定量的液態(tài)硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)待處理材，然后將高壓罐中壓力升到5-100MPa，并保持1-24小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為10-70℃；然后卸壓到1-0.3MPa，取出處理材，得到硅系浸注材；(3)、將硅系浸注材放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入惰性氣體，迅速升溫到200℃-800℃，保持10-180min，然后緩慢降溫之80℃以下，取出處理材，處理材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐木竹。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，其特征是所 述的待處理材為原竹、竹片、竹纖維、竹質(zhì)刨花、原木、木片、木纖維或木質(zhì)刨花。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，其特征是所 述的液態(tài)硅系化合物是指硅油。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，其特征是所述的惰性氣體是指二氧化碳、氮?dú)狻⒑狻⒒蛩鼈內(nèi)我獗然旌蠚怏w。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液態(tài)硅系炭化防腐木竹的制備方法，制備步驟包括(1)將竹材放入高壓罐中；(2)稱(chēng)取一定量的液態(tài)硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高壓罐中直至淹沒(méi)竹材，然后將高壓罐中壓力升到5-100MPa，并保持1-24小時(shí)，浸注時(shí)的溫度為10-70℃；然后卸壓到1-0.3MPa，取出竹材，得到硅系浸注竹；(3)將硅系浸注竹放入炭化爐中，并密封炭化爐、壓入惰性氣體，迅速升溫到200℃-800℃，保持10-180min，然后緩慢降溫之80℃以下，取出竹材，竹材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液態(tài)硅系炭化防腐木竹。本發(fā)明提供的方法操作工藝簡(jiǎn)單、可控性好、成本低、無(wú)需復(fù)雜的化學(xué)處理、也不需要昂貴的設(shè)備、易于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)B27K3/08GK101234497SQ20081003068
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者彥 卿, 吳義強(qiáng), 彭萬(wàn)喜 申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué)