[发明专利]仿生矿化法原位制备双疏性木材/碳酸钙复合材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及木材复合材的制备方法。

背景技术

由于原木材本身结构的特点，使其具有吸水强、强度和硬度低的特点，其应用领域受到限制，而经过改性的复合材，其强度、密度、硬度及耐久性能有很大提高，拓宽木材的应用领域。现有的无机复合板材的制备方法是先将木材用碱液蒸煮、温水浸泡和干燥处理，而脱去木素，然后再通过控制条件，反复浸注无机质后干燥得到复合材；现有的纳米材料改性木材的方法是将纳米材料分散于未交联的高分子聚合物预聚液中，做为浸渍液，然后将干燥的木材浸入到浸渍液中，利用真空罐在1.2MPa～4.0MPa的压力下，将浸渍液压入木材的纤维结构中，再经干燥得到复合材；现有的方法制备的复合材都是利用无机的材料对木材进行改性，制备过程能耗大，使复合材的成本提高，而且还需要额外单独对复合材进行表面处理，才能使复合材具有疏水性质。

发明内容

本发明是为了解决现有制备的复合材的方法制备过程能耗大，使复合材的成本提高，而且还需要额外单独对复合材进行表面处理的问题，而提供仿生矿化法原位制备双疏性木材/碳酸钙复合材的方法。

本发明的仿生矿化法原位制备双疏性木材/碳酸钙复合材的方法按以下步骤进行：一、配制浓度为0.1mol/L～2mol/L的氯化钙溶液；二、配制有机两性表面活性剂的醇溶液，其中醇溶液中有机两性表面活性剂：醇的质量比为1：1~100；三、将经步骤一配制的氯化钙溶液和经步骤二配制的有机两性表面活性剂的醇溶液混合，其中氯化钙：有机两性表面活性剂的质量比为1：0.01~0.5，并在10℃～60℃的条件下搅拌0.5h～3h，得到混合液；四、将木材素材浸没于经步骤三得到的混合液中浸注0.5天～10天；五、将经步骤四处理的木材浸没于浓度为0.1mol/L～2mol/L的碳酸钠溶液中浸注直到木材的质量增加率≤4%，然后再干燥，得到双疏性木材/碳酸钙复合材。

步骤二中所述有机两性表面活性剂为甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂、氨基丙酸型两性表面活性剂或牛磺型两性表面活性剂；

步骤二中所述的醇为乙醇或甲醇。

步骤五中所述的干燥为烘干或风干。

本发明采用氯化钙和有机两性表面活性剂做为改性物质，通过扩散反应，得到表面呈既疏水又疏油性质的双疏性木材/碳酸钙复合材。有机两性表面活性剂加入氯化钙溶液中，形成有序仿生体系，通过有机-无机界面分子识别，有机物质选择性地与无机物特定方向的面网相互作用构成空间网络结构，将木材放入氯化钙的有机两性表面活性剂溶液中浸泡，使钙通过扩散渗透到木材组织内部及细胞壁内，然后再将木材在碳酸钠水溶液中浸泡，在木材内部和表面原位生成双疏性的碳酸钙，有机两性表面活性剂不仅起到表面修饰的作用，还起到控制碳酸钙晶体大小和晶型的作用。

本发明通过双扩散法在木材的内部和表面原位进行双疏性碳酸钙的合成，材料的复合和表面性质的改性同时进行，操作方法简单，而且无昂贵设备，同时反应过程中的温度为10℃～60℃，整个过程能耗小，成本低。整个反应在溶液中进行，所用有机两性表面活性剂系表面活性剂类，无毒，因而符合环保对材料科学的要求，并且不会影响人体健康和环境；本发明通过碳酸钙与木材复合，可以提高木材本身机械强度、物理及力学强度，克服木材自身的易腐、易燃、尺寸不稳定、各向异性、变异性和不耐候性的缺陷，得到的双疏性木材/碳酸钙复合材的静曲强度为80MPa~83MPa，比相应素材的的静曲强度提高40%~50%，弹性模量为13500MPa~13600MPa，比相应素材的弹性模量提高200%~300%，顺纹抗压强度为65MPa~68MPa，比相应素材的顺纹抗压强度提高20%~30%。

附图说明

图1是具体实施方式二十制备的双疏性木材/碳酸钙复合材与水的接触角的显微照片；图2是具体实施方式二十制备的双疏性木材/碳酸钙复合材与油的接触角的显微照片。

具体实施方式