[发明专利]一种基于溶凝胶法制备超疏水木材的方法

摘要

本发明属于一种基于溶凝胶法制备超疏水木材的方法，步骤是（1）硅溶胶合成：按氨水：无水乙醇：正硅酸乙酯的体积比为1：15～17：1的量份备料；（2）单分散纳米二氧化硅溶胶的疏水改性：用十六烷基三甲氧基硅烷，或三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十七氟癸基硅烷，对合成的单分散纳米二氧化硅溶胶进行疏水改性，同时疏水剂促进纳米粒子相互聚集，促其形成二氧化硅纳米粒子聚集体；（3）木材覆膜处理：将疏水改性硅溶胶溶液采用浸渍或喷涂工艺涂覆于木材表面。本发明能使经过该方法处理的木材表面与水滴的接触角大于150°，滚动角小于10°，且超疏水膜具有良好的抵抗酸碱侵蚀的能力以及高湿环境下的稳定性。该方法操作简单，对设备要求不高，可规模化生产,市场前景广阔。

主权项

一种基于溶凝胶法制备超疏水木材的方法, 其特征在于：步骤如下,(1) 硅溶胶合成；按氨水：无水乙醇：正硅酸乙酯的体积比为1：15～17：1的量份备料；采用Stöber溶胶‑凝胶法，以正硅酸乙酯为反应前驱体，乙醇为溶剂，氨水为催化剂，按照一定的比例混合，常温条件下制备单分散纳米二氧化硅溶胶；包括，向质量浓度为25%的氨水中加入其体积15～17倍的无水乙醇，在50℃条件下磁力搅拌30 min；然后再向上述溶液中缓慢加入与氨水等体积的正硅酸乙酯，继续搅拌2 h，制成淡蓝色的单分散纳米二氧化硅溶胶；（2）单分散纳米二氧化硅溶胶的疏水改性；用低表面能物质十六烷基三甲氧基硅烷或三乙氧基‑1H,1H,2H,2H‑十七氟癸基硅烷，对合成的单分散纳米二氧化硅溶胶进行疏水改性，同时疏水剂促进纳米粒子相互聚集，促其形成二氧化硅纳米粒子聚集体；包括，向以上合成的单分散纳米二氧化硅溶胶中加入占其质量0.5% ~ 1%的三乙氧基‑1H,1H,2H,2H‑十七氟癸基硅烷，或占其质量1% ~ 3%的十六烷基三甲氧基硅烷，50℃条件下继续搅拌反应2h，对单分散纳米二氧化硅溶胶进行疏水改性，得到疏水硅溶胶；（3）木材覆膜处理；将疏水改性硅溶胶溶液采用浸渍，或喷涂工艺涂覆于木材表面，再经过温度100～103 ℃下烘箱干燥，使疏水硅溶胶在木材表面固化形成稳定的膜层，使木材表面获得超疏水膜层；包括，去除木材表面的杂质和污染物；然后木材在75～85 ℃下干燥5 h；把清洗好的木材表面置入改性硅溶胶中进行浸渍处理，处理时间30~60 min，然后将处理木材放入100～103℃烘箱中干燥3 h，使改性硅溶胶在木材表面固化形成稳定的膜层，获得超疏水木材；或用喷枪对木材表面进行疏水硅溶胶的喷涂，喷枪与木材表面垂直，距离10～15cm，均匀喷涂5s，待喷涂层自然晾干30s，再喷涂下一层，共重复喷涂3～5次，然后将喷涂处理后的木材放100～103℃的烘箱中干燥3 h，即得到超疏水木材。