一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法
【專利摘要】一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，本發明涉及材料表面潤濕性轉換的制備方法。本發明要解決木材表面潤濕性存在不能實現親疏水可逆轉換，不能對外界環境條件的變化作出應答的問題。方法：配置混合液并調節pH，將木材放置于混合液中反應，然后清洗干燥，即得到表面具有不同潤濕性的木材。本發明制備的木材表面潤濕性對所處溶液的酸堿度具有響應性，能夠有效地實現親疏水可逆轉換，形成智能“開關”，使得木材可對外界環境條件的變化作出應答，具有自清潔功能。本發明用于一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法。
【專利說明】一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料表面潤濕性轉換的制備方法。
【背景技術】
[0002]木材是一種天然的可再生能源，其易加工性、強重比高、熱絕緣性、可再生性等優良特性，從而廣泛地應用于人們生活的各個領域。但木材同時具有其固有的缺陷，如易吸濕變形、易發霉、易被腐蝕和蟲蛀、易光變色等，限制了它的應用范圍。為了延長其使用壽命，擴大其使用范圍，對木材進行仿生功能性改良。納米科學與技術是科技發展的一個新領域。納米材料具有量子效應、小尺寸效應、表面效應和分形集聚特性等，表現出許多特有的性質，可以用于光電磁敏感和催化等領域。其中，納米二氧化鈦無毒，性能穩定，熱穩定性高，具有抗化學和光腐蝕、光催化活性高等特點，是當前納米材料科學研究的重點和熱點。近年來，眾多學者對二氧化鈦表面的潤濕性轉換開展大量的研究，并發現其具有光響應、熱響應、pH響應等智能性，已廣泛用于防霧、自清潔玻璃、紡織品等領域。
[0003]但現有木材表面潤濕性存在不能實現親疏水可逆轉換，不能對外界環境條件的變化作出應答的問題。

【發明內容】

[0004]本發明是要解決現有木材表面潤濕性存在不能實現親疏水可逆轉換，不能對外界環境條件的變化作出應答的問題，而提供了一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法。
[0005]一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0006]一、在室溫及功率為5W?100W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%?20%的鹽酸溶液調節pH至I?7或滴加質量百分數為1%?20%的氫氧化鈉水溶液調節pH至7?14，得到調節pH后的混合液；
[0007]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為 lmol/L ?10mol/L ；
[0008]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節PH后的混合液中，并在溫度為70°C?150°C下反應Ih?24h，得到反應后的木材；
[0009]三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥8h?24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
[0010]本發明的有益效果是:本發明制備的木材表面潤濕性對所處溶液的酸堿度具有響應性，能夠有效地實現親疏水可逆轉換，形成智能“開關”，使得木材可對外界環境條件的變化作出應答，具有自清潔功能。
[0011 ] 本發明用于一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法。【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是實施例一所制備的pH為I的TiO2/木材結構的接觸角測試圖；
[0013]圖2是實施例二所制備的pH為13的TiO2/木材結構的接觸角測試圖；
[0014]圖3是實施例三所制備的pH為2的TiO2/木材結構的接觸角測試圖；
[0015]圖4是實施例四所制備的pH為14的TiO2/木材結構的接觸角測試圖。
【具體實施方式】
[0016]本發明技術方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0017]【具體實施方式】一:本實施方式所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0018]一、在室溫及功率為5W?100W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%?20%的鹽酸溶液調節pH至I?7或滴加質量百分數為1%?20%的氫氧化鈉水溶液調節pH至7?14，得到調節pH后的混合液；
[0019]所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為 lmol/L ?10mol/L ；
[0020]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節PH后的混合液中，并在溫度為70°C?150°C下反應Ih?24h，得到反應后的木材；
[0021]三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥8h?24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
[0022]本實施方式的有益效果是:本實施方式制備的木材表面潤濕性對所處溶液的酸堿度具有響應性，能夠有效地實現親疏水可逆轉換，形成智能“開關”，使得木材可對外界環境條件的變化作出應答，具有自清潔功能。
[0023]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?9mol/L。其它與【具體實施方式】一相同。
[0024]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為lmol/L?9mol/L。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0025]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟二中所述的木材為針葉材或闊葉材。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0026]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節PH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應6h，得到反應后的木材。其它與【具體實施方式】一至四相同。
[0027]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節PH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應8h，得到反應后的木材。其它與【具體實施方式】一至五相同。
[0028]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟三中用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。其它與【具體實施方式】一至六相同。
[0029]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟三中用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。其它與【具體實施方式】一至七相同。
[0030]采用以下實施例驗證本發明的有益效果:
[0031]實施例一:
[0032]本實施例所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0033]一、在室溫及功率為30W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%的鹽酸溶液調節pH至I，得到調節pH后的混合液；
[0034]所述的混合液中硼酸的濃度為1.2mol/L;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為
0.4mol/L ；
[0035]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節pH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應6h,得到反應后的木材；
[0036]三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
[0037]步驟二中所述的木材為楊木。
[0038]如圖1實施例一所制備的pH為I的TiO2/木材結構的接觸角測試圖所示，本實施例通過接觸角測試，測得所制備的PH為I的TiO2/木材結構的接觸角為10.5°。
[0039]實施例二:
[0040]本實施例所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0041]一、在室溫及功率為100W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%的氫氧化鈉水溶液調節pH至13，得到調節pH后的混合液；
[0042]所述的混合液中硼酸的濃度為0.3mol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為
0.lmol/L ；
[0043]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節pH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應6h,得到反應后的木材；
[0044]三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
[0045]步驟二中所述的木材為楊木。
[0046]如圖2實施例二所制備的pH為13的TiO2/木材結構的接觸角測試圖所示，本實施例通過接觸角測試，測得所制備的PH為13的TiO2/木材結構的接觸角為114.5°。
[0047]實施例三:
[0048]本實施例所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:[0049]一、在室溫及功率為80W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%的鹽酸溶液調節PH至2，得到調節pH后的混合液；
[0050]所述的混合液中硼酸的濃度為0.9mol/L;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為0.3mol/L ；
[0051]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節pH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應8h,得到反應后的木材；
[0052]三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
[0053]步驟二中所述的木材為楊木。
[0054]如圖3實施例三所制備的pH為2的TiO2/木材結構的接觸角測試圖所示，本實施例通過接觸角測試，測得所制備的PH為2的TiO2/木材結構的接觸角為30.4°。
[0055]實施例四:
[0056]本實施例所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0057]一、在室溫及功率為60W下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%的氫氧化鈉水溶液調節pH至14，得到調節pH后的混合液；
[0058]所述的混合液中硼酸的濃度為1.5mol/L;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為0.5mol/L ；
[0059]二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節pH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應8h,得到反應后的木材；
[0060]三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
[0061]步驟二中所述的木材為楊木。
[0062]如圖4實施例四所制備的pH為14的TiO2/木材結構的接觸角測試圖所示，本實施例通過接觸角測試，測得所制備的PH為14的TiO2/木材結構的接觸角為132.7°。
[0063]由實施例一至實施例四可知，制備的木材表面潤濕性對所處溶液的酸堿度具有響應性，能夠有效地實現親疏水可逆轉換，形成智能“開關”，使得木材可對外界環境條件的變化作出應答，具有自清潔功能。
【權利要求】
1.一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法是按照以下步驟進行的: 一、在室溫及功率為5W?IOOW下，將硼酸、氟鈦酸銨和蒸餾水混合，并磁力攪拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加質量百分數為1%?20%的鹽酸溶液調節pH至I?7或滴加質量百分數為1%?20%的氫氧化鈉水溶液調節pH至7?14，得到調節pH后的混合液； 所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為lmol/L ?10mol/L ； 二、將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節pH后的混合液中，并在溫度為70°C?150°C下反應Ih?24h，得到反應后的木材； 三、用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為40°C?80°C下干燥8h?24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
2.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟一中所述的混合液中硼酸的濃度為lmol/L?9mol/L。
3.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟一中所述的混合液中氟鈦酸銨的濃度為lmol/L?9mol/L。
4.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟二中所述的木材為針葉材或闊葉材。
5.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節PH后的混合液中，并在溫度為80°C下反應6h，得到反應后的木材。
6.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟二中將木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后將清洗烘干后的木材放置在調節pH后的混合液中，并在溫度為100°C下反應8h,得到反應后的木材。
7.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟三中用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為60°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
8.根據權利要求1所述的一種對環境響應的木材表面潤濕性轉換的制備方法，其特征在于步驟三中用去離子水清洗反應后的木材，并在溫度為80°C下干燥24h，即得到表面具有不同潤濕性的木材。
【文檔編號】B27K1/00GK103831877SQ201410127424
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】李堅, 高麗坤, 盧蕓, 孫慶豐, 甘文濤, 萬才超 申請人:東北林業大學