[发明专利]无污染提高木材耐候性能和双疏性能的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善木材耐候性能、抗菌性能和双疏性能的处理方法。

背景技术

木材暴露在室外的天然环境中，经受着紫外线的光化降解作用、雨水的淋溶作用、水解作用、湿胀与干缩作用、风荷的侵蚀与微生物的腐蚀作用等，日久天长，其表面的颜色首先发生变化，一般说来，原来材色浅的木材略微变深，材色深的略微变浅，木材表面的颜色渐渐变成灰色。通常的处理方法耗时长，一般需要2～3天，甚至可能需要一周的时间，所用化学试剂多污染大且不均匀，大部分需要干燥，在干燥过程中木材可能会产生开裂等现象。木材表面容易吸收水及油等液体，造成木材易发霉、腐坏且尺寸稳定性差。通常的处理方法需要化学刻蚀，所需的试剂污染较大且处理时间较长。

中国专利申请号为CN 201010256230.6，名称为《木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法》的专利中公开了一种木材-有机-无机杂化复合材料的制备方法。其中所制备的方法中所使用的原料硅烷偶联剂易燃而且对眼睛和皮肤有刺激性，所用的聚合单体具有毒性，存在巨大安全隐患。且所需干燥的步骤较多，时间较长，木材在此过程中极易产生弯曲开裂的情况。

中国专利申请号为CN 201310557706.3，名称为《一种可交联氟硅树脂及其制备与在超双疏材料上的应用》的专利中公开了一种水分散性可交联氟硅树脂及其制备方法与在超双疏材料上的应用，其中采用了大量有机试剂，多种试剂均毒性较大，不利于大规模工业生产。

中国专利申请号为CN 201310475985.9，名称为《一种抗菌木材及其制备方法》的专利中公开了一种抗菌木材及其制备方法，其制备过程包括依次对木材进行浸渍处理、固化处理和干燥处理。该专利浸渍过程需要真空加压，且时间达到30多小时，存在一定危险性。整体制备时间需要几天的时间，且步骤较多，不易大规模生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有改善木材耐候性和双疏性的方法所用周期长、所用有机原料具有毒性的问题，而提供一种无污染提高木材耐候性能和双疏性能的处理方法。

本发明无污染提高木材耐候性能和双疏性能的处理方法按下列步骤实现：

一、将木材放置于等离子清洁仪管腔中，将管腔中抽至真空，通入氩气，打开电源在辉光状态下进行等离子清洗，得到清洗后的木材；

二、将清洗后的木材放入磁控溅射仪器中，抽至真空后通入氧气，打开装有钛单质的射频电源，预溅射1～2分钟，得到预溅射的木材；

三、钛单质辉光被氧化成二氧化钛离子后，打开磁控溅射靶头的遮盖门，先在真空度为8.3×10^-6MPa～1.0×10^-5MPa，功率为300～400W，氧气流量为5～7sccm，氩气流量为9～13sccm的条件下进行粒子溅射处理，溅射时间为1～3分钟，然后调节功率为100～150W，继续粒子溅射处理1～3分钟，得到溅射有二氧化钛层的木材；

四、将步骤三得到的溅射有二氧化钛的木材浸泡到十八烷基三氯硅烷溶液中2～4小时，取出后在空气下干燥，完成无污染提高木材耐候性能和双疏性能的处理方法。

本发明先将单质钛氧化成二氧化钛，然后使用磁控溅射将二氧化钛离子沉积到木材表面。木材变色的主要原因是在日光中的紫外线光化降解了木材的组成成分。而二氧化钛是一种n型半导体材料，可以吸收日光中波长小于或等于387.5nm的光(紫外线)使得价带的电子获得光子而跃迁至导带。本发明采用磁控溅射的方法将二氧化钛附着在木材表面，得到的木材表面的二氧化钛粒子附着均匀且粒子小，吸收紫外光的能力更强，从而提高了木材耐候性的能力。而十八烷基三氯硅烷包含一个具有18个碳原子的有机长链，所以其为低表面能物质，将其附着在木材表面后，其碳长链会向外排列，从而降低木材表面能，水和油在其表面不会浸润，达到超双疏的效果。

本发明所用的溅射材料钛单质无毒，整个溅射处理时间大幅缩短，提高了木材耐候性能处理的效率。

附图说明

图1为实施例一中步骤一所用杨木素材表面的SEM图；

图2为实施例一得到的溅射二氧化钛后的杨木表面的SEM图；

图3为实施例一得到的溅射二氧化钛后的杨木耐候性测试中红绿指数(△a)测试图；

图4为实施例一得到的溅射二氧化钛后的杨木耐候性测试中黄蓝指数(△b)的测试图；

图5为实施例一得到的溅射二氧化钛后的杨木耐候性测试中明度(△L)的测试图；

图6为实施例一得到的溅射二氧化钛后的杨木耐候性测试中总方差(△E)的测试图；