[发明专利]一种疏水、抗紫外线老化的木质基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于木质基复合材料技术领域，具体涉及一种疏水、抗紫外线老化的木质基复合材料及其制备方法。    

背景技术

木质基材料及其制品是日常生活和经济建设中用途最广泛的四大材料（钢材、水泥、木材和塑料）中唯一的生物类材料，具有高强重比、易黏结、刚柔适中、可再生利用等优点。木质基材料的细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分组成，这三种成分都包含羟基官能团，因此木质基材料具有天然的亲水性。当其暴露于室外时，在水、太阳光和微生物等因素的协同作用下，会逐渐发生自然老化。其中水和太阳光中的紫外线是两个重要影响因素。一方面，随着环境中水含量的变化，木质基材料可吸收和释放大量的水，从而造成了干缩湿涨，导致尺寸的不稳定，产生内应力，发生翘曲、变形和开裂；另一方面，由于木质基材料表面的木质素、纤维素强烈吸收太阳光中的紫外线，经过自由基诱导降解反应而被分解。上述降解产物在雨水和露水的冲刷下非常容易从木质基材料中流失，这进一步加剧了木质基材料的变形、开裂和变色，最终导致木质基材料失去原有的利用价值。

二氧化钛（TiO₂），俗称钛白，有锐钛矿、板钛矿和金红石三种晶型。由于锐钛矿型在可见光短波长部分的反射率比金红石型高，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，因此光催化活性比金红石型高。但金红石型比锐钛矿型更稳定而致密，有较高的密度、硬度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较锐钛矿型高。因此锐钛矿型常被用在光催化领域，而金红石型由于强吸收紫外线的能力，在涂料、颜料、油墨、防紫外线等领域有更广泛的用途。目前，在疏水及抗紫外线老化的木质基复合材料研发领域，研究者们普遍采用锐钛矿型二氧化钛对木质基材进行表面改性，降低材料的光降解程度及吸湿、吸水性，对于金红石型二氧化钛在木质基材表面的构筑还鲜有报道。因此，研发一种新型的具有多级微纳结构的二氧化钛表面层的木质基复合材料及其相应的制备方法，进一步优化复合材料的表面形貌，降低表面能，改善材料的疏水性和抗紫外线老化性，对于扩大木质基复合材料的应用领域，延长使用周期，提高产品附加值都具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种疏水、抗紫外线老化的木质基复合材料；本发明的第二目的在于提供所述木质基复合材料的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述疏水、抗紫外线老化的木质基复合材料的表面层为具有微纳二级结构的二氧化钛层，其晶体结构为金红石型。

本发明的第二目的是这样实现的，所述疏水、抗紫外线老化的木质基复合材料的制备方法，包括前驱体溶液配制、多级浸渍及干燥工序，具体包括：

A、前驱体溶液配制：将水溶性钛源分散在5~7mol/L的氯化钠水溶液中，搅拌均匀，得溶液a，使水溶性钛源在溶液中的浓度为0.001～0.500 mol/L；将碱性物质加入溶液a中，搅拌均匀，得溶液b，即前驱体溶液，使碱性物质在溶液中的浓度为0.001～0.500mol/L。

B、一级浸渍及干燥：将待处理的木质基材浸入前驱体溶液中，于室温下反应1~10d，将处理后的木质基材取出，用水洗净，于室温下干燥1~2d，得到表面层为具有金红石型微纳二级结构的二氧化钛层的木质基复合材料；

C、二级浸渍及干燥：将工序B中得到的木质基复合材料浸入质量百分比为0.8~1.2%的低表面能物质溶液中，于室温下反应0.2~1d，然后将木质基复合材料取出，于室温下干燥1~2d，即得目标疏水、抗紫外线老化的木质基复合材料。