專利名稱：一種微納米硅炭化超疏水防腐木竹及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微納米硅炭化超疏水防腐木竹，本發(fā)明還涉及利用 微納米硅炭化制備超疏水薄膜，從而形成硅系炭化超疏水木的方法。
技術(shù)背景受稻草葉效應(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)制備類荷葉狀的超疏水表面，其接觸角為160.4士L2。； 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 《Surface & 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傳膜，其接觸角達(dá)到170。； 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，并形成硅炭化超疏水木。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防腐性好的微納米硅炭化 超疏水防腐木竹。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)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)備的微納米硅 炭化超疏水防腐木竹的制備方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的微納米硅炭化超疏水防腐木 竹，包括木材本體，所述的木材本體形成一層微納米硅炭化超疏水薄膜，所述的微納米硅炭化超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直徑為l-4陶 的由硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-10to。 本發(fā)明提供的微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方法包括如下 步驟(1) 、將待處理材放入模具中；(2) 、稱取一定量粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到模具 中直至淹沒(méi)待處理材，然后在壓力機(jī)上將模具中壓力升到50-100MPa， 并保持2-10小時(shí)；然后卸壓到OMPa，取出，敲開(kāi)，并用砂光機(jī)砂除表 面的硅，得到硅材；(3) 、將硅材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至l-6MPa， 保壓l一10min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為300°C-600°C，取出即得微納米 硅炭化超疏水防腐木竹。上述步驟1中所述的圓形鋼筒模具要求能承受50-100Mpa的壓力， 并與壓力機(jī)配套。上述步驟1中所述的待處理材是指各種規(guī)格的實(shí)木板材、木質(zhì)人造 板材、竹材、木質(zhì)人造板材。上述步驟1中所述的模具是指圓形鋼筒模具。采用上述技術(shù)方案的微納米硅炭化超疏水防腐木竹，微納米硅炭化 超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直徑為1-4to的由硅、碳化硅和二 氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-10陶，微納米硅炭化超疏 水木竹與水的接觸角在150-170°之間，水滴在薄膜表面的滾動(dòng)角小于 10° 。本發(fā)明的超疏水硅、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。本發(fā)明的微納米硅炭化超疏水木的制備方法操作 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。本發(fā)明的硅炭化超疏水木無(wú)味無(wú)毒， 對(duì)環(huán)境友好，在液體無(wú)損失輸送、防水防潮、電路板、地板等領(lǐng)域有廣 泛的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式通過(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:微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將實(shí)木板材放入圓形鋼筒模具中，圓形鋼筒模具要求能承受 50-100Mpa的壓力，并與壓力機(jī)配套；(2) 、稱取一定量粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到圓形鋼筒模具中直至淹沒(méi)實(shí)木板材，然后在壓力機(jī)上將圓形鋼筒模具中壓力 升到10畫(huà)Pa，并保持2小時(shí)；然后卸壓到OMPa，取出，利用小錘敲開(kāi)，并用臺(tái)式砂光機(jī)砂除表面的硅，得到硅材；(3)、將硅材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至lMPa， 保壓10min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為400°C，取出即得微納米硅炭化超 疏水防腐木。按上述方法生產(chǎn)的微納米硅炭化超疏水防腐木，形成一層微納米硅 炭化超疏水薄膜，微納米硅炭化超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直 徑為l-4to的由硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑 10nm-10陶。微納米硅炭化超疏水木與水的接觸角在150-170°之間，水 滴在薄膜表面的滾動(dòng)角小于10° 。具有很好的防腐性。實(shí)施例2:微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將木質(zhì)人造板材放入圓形鋼筒模具中，圓形鋼筒模具要求能 承受50-100Mpa的壓力，并與壓力機(jī)配套；(2) 、稱取一定量粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到圓形 鋼筒模具中直至淹沒(méi)木質(zhì)人造板材，然后在壓力機(jī)上將圓形鋼筒模具中 壓力升到80MPa，并保持5小時(shí)；然后卸壓到0 MPa，取出，利用小錘 敲開(kāi)，并用臺(tái)式砂光機(jī)砂除表面的硅，得到硅材；(3) 、將硅材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至4MPa， 保壓8min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為600°C，取出即得微納米硅炭化超疏 水防腐木。按上述方法生產(chǎn)的微納米硅炭化超疏水防腐木，形成一層微納米硅 炭化超疏水薄膜，微納米硅炭化超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直 徑為l-4陶的由硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑 10nm-10to。微納米硅炭化超疏水木與水的接觸角在150-170°之間，水 滴在薄膜表面的滾動(dòng)角小于10° 。具有很好的防腐性。實(shí)施例3:微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將竹材放入圓形鋼筒模具中，圓形鋼筒模具要求能承受 50-100Mpa的壓力，并與壓力機(jī)配套；(2) 、稱取一定量粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到圓形 鋼筒模具中直至淹沒(méi)竹材，然后在壓力機(jī)上將圓形鋼筒模具中壓力升到 lOOMPa，并保持2小時(shí)；然后卸壓到0 MPa，取出，利用小錘敲開(kāi)，并 用臺(tái)式砂光機(jī)砂除表面的硅，得到硅材；(3) 、將硅材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至lMPa， 保壓10min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為400°C，取出即得微納米硅炭化超 疏水防腐木。按上述方法生產(chǎn)的微納米硅炭化超疏水防腐竹，形成一層微納米硅 炭化超疏水薄膜，微納米硅炭化超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直 徑為l-4陶的由硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑 10nm-10陶。微納米硅炭化超疏水竹與水的接觸角在150-170°之間，水滴在薄膜表面的滾動(dòng)角小于10° 。具有很好的防腐性。實(shí)施例4:微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方法包括如下步驟(1) 、將竹質(zhì)人造板材放入圓形鋼筒模具中，圓形鋼筒模具要求能承受50-100Mpa的壓力，并與壓力機(jī)配套；(2) 、稱取一定量粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到圓形 鋼筒模具中直至淹沒(méi)竹質(zhì)人造板材，然后在壓力機(jī)上將圓形鋼筒模具中 壓力升到80MPa，并保持5小時(shí)；然后卸壓到0 MPa，取出，利用小錘 敲開(kāi)，并用臺(tái)式砂光機(jī)砂除表面的硅，得到硅材；(3) 、將硅材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至4MPa， 保壓8min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為600°C，取出即得微納米硅炭化超疏 水防腐木。按上述方法生產(chǎn)的微納米硅炭化超疏水防腐竹，形成一層微納米硅 炭化超疏水薄膜，微納米硅炭化超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直 徑為l-4to的由硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑 lOnm-lOWii。微納米硅炭化超疏水竹與水的接觸角在150-170°之間，水 滴在薄膜表面的滾動(dòng)角小于10° 。具有很好的防腐性。
權(quán)利要求
1、一種微納米硅炭化超疏水防腐木竹，包括木材本體，其特征是所述的木材本體形成一層微納米硅炭化超疏水薄膜，所述的微納米硅炭化超疏水薄膜為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直徑為1-4μm的由硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-10μm。
2、 制備權(quán)利要求1所述的微納米硅炭化超疏水防腐木竹的方法， 其特征為制備步驟包括(1) 、將待處理材放入模具中；(2) 、稱取粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到模具中直至 淹沒(méi)待處理材，然后在壓力機(jī)上將模具中壓力升到50-100MPa，并保持 2-10小時(shí)；然后卸壓到OMPa，取出，敲開(kāi)，并用砂光機(jī)砂除表面的硅， 得到硅材；(3) 、將硅材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至1-6MPa， 保壓l一10min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為300°C-600°C，取出即得微納米 硅炭化超疏水防腐木竹。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方 法，其特征是所述的待處理材是指各種規(guī)格的實(shí)木板材、木質(zhì)人造板 材、竹材、木質(zhì)人造板材。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納米硅炭化超疏水防腐木竹的制備方 法，其特征是上述步驟1中所述的模具是指圓形鋼筒模具。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微納米硅炭化超疏水防腐木竹，木材本體形成一層微納米硅炭化超疏水薄膜，為密實(shí)多孔薄膜，薄膜由直徑為1-4μm的硅、碳化硅和二氧化硅混合組成的微球組成，孔隙直徑10nm-10μm。制備步驟包括(1)將待處理材放入模具中；(2)稱取粒徑應(yīng)小于500nm的微納米硅粉末，加入到模具中直至淹沒(méi)待處理材，在壓力機(jī)上將模具中壓力升到50-100MPa，并保持2-10小時(shí)；卸壓到0MPa，取出敲開(kāi)，并用砂光機(jī)砂除表面的硅，得到硅木材；(3)將硅木材放入熱壓力機(jī)中，將熱壓力機(jī)快速閉合、升壓至1-6MPa，保壓1-10min，熱壓力機(jī)熱壓板溫度為300℃-600℃，取出即得微納米硅炭化超疏水防腐木竹。制備方法操作工藝簡(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)B32B21/04GK101234495SQ20081003070
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)