[发明专利]木质材料表面层层组装聚电解质/无机纳米粒子多层膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在木质材料表面层层组装多层膜的方法。

背景技术

将纳米技术引入木材功能性改良研究领域是近几年来研究的热点，利用纳米材料的颗粒体积效应、表面效应等性质，将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性等与木材的韧性、加工性、介电性以及独特的环境学特性等融合在一起，可赋予木材新的功能。层层自组装（layer by layer self-assembly，LbL）是一种重要的薄膜制备技术，他具有组装分子广泛、操作简单、条件温和等优点。因此将两种技术相结合用作木材的功能性改良有很强的发展前景。

早在1966年，Iler首先提出了利用带相反电荷的无机纳米粒子通过静电作用交替吸附而沉积到固体基片上，形成多层膜的方法，但是这种方法并没有引起人的注意。直到1991年，法国科学家Decher用自组装的方法制备了相反电荷的聚电解质多层复合膜、渗透膜、导电膜、表面改性和抗静电涂层等。

无机纳米粒子，纳米ZnO、纳米TiO₂、纳米Al₂O₃、纳米SiO₂和纳米Ag等都由于其独特的表面效应，小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使其在增强增韧、抗菌、阻燃等方面有很大的应用。近些年已被广泛用于木质材料的功能性改良。

但现有的木质材料功能性改良技术中仍然存在着有些技术成本相对高，需大型的装置，有一定的环境污染，改良处理后的木质材料本身理化性能有一定的破坏，处理相对周期长的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有木质材料功能性改良技术存在的成本较高，需大型的装置，有一定的环境污染，对木质材料本身理化性能有一定的破坏，处理相对周期长的问题，而提供木质材料表面层层组装聚电解质/无机纳米粒子多层膜的方法。

木质材料表面层层组装聚电解质/无机纳米粒子多层膜的方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、预处理及干燥处理：将木质材料用蒸馏水清洗或将木质材料浸渍在0.01mol/L～0.1mol/L稀盐酸中进行表面活化处理，浸渍时间为1min～5min，然后将浸渍后的木质材料干燥，得到表面带负电的木质材料；

所述的干燥为在温度为60℃～105℃下烘干干燥或N₂气流干燥；

二、配制聚阳离子电解质制膜液：将聚阳离子电解质溶解在水中，调节pH为2～9，搅拌均匀，再进行超声脱泡，得到质量分数为0.5%～5%的聚阳离子电解质制膜液；

三、配制聚阴离子电解质制膜液：将聚阴离子电解质溶解在水中，调节pH为2～9，搅拌均匀，再进行超声脱泡，得到质量分数为0.5%～5%的聚阴离子电解质制膜液；

四、浸渍聚电解质制膜液：①、将表面带负电的木质材料浸渍到聚阳离子电解质制膜液中，浸渍5min～60min，然后进行水洗并干燥，得到木质材料A，再将木质材料A浸渍到聚阴离子电解质制膜液中，浸渍5min～60min，然后进行水洗并干燥；②、以步骤四①为1个循环周期，步骤四①循环进行1周期～20周期，即得到表面形成聚电解质多层膜的木质材料；

所述的干燥为在温度为60℃～105℃下烘干干燥或N₂气流干燥；

五、制备带正电的无机纳米粒子制膜液：在超声及搅拌条件下，将无机纳米粒子分散在水中，并使用浓度为0.1mol/L的HCl和浓度为0.1mol/L的NaOH溶液调节pH小于等电点使无机纳米粒子带正电，得到质量分数为1%～5%的带正电的无机纳米粒子制膜液；

六、浸渍无机纳米粒子制膜液：将步骤四制备的表面形成聚电解质多层膜的木质材料浸渍到带正电的无机纳米粒子制膜液中，浸渍5min～60min，然后进行水洗并干燥，得到木质材料B；

所述的干燥为在温度为60℃～105℃下烘干干燥或N₂气流干燥；

七、交替浸渍聚电解质制膜液及无机纳米粒子制膜液：①、将木质材料B浸渍到聚阴离子电解质制膜液中，浸渍5min～60min，然后进行水洗并干燥，得到木质材料C，然后将木质材料C浸渍到带正电的无机纳米粒子制膜液中，浸渍5min～60min，然后进行水洗并干燥；②、以步骤七①为1个循环周期，步骤七①循环进行1周期～20周期，即得到表面形成聚电解质/无机纳米粒子多层膜的木质材料；

所述的干燥为在温度为60℃～105℃下烘干干燥或N₂气流干燥。

木质材料表面层层组装聚电解质/无机纳米粒子多层膜的方法，具体是按照以下步骤进行的：