专利名称：一种液态硅系炭化防腐木竹的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种利用液态硅系化合物制备超疏水薄膜的方法，从而形成硅系炭 化防腐木竹。
背景技术：
受稻草叶效应的启发，具有超疏水表面的固体材料(材料表面与水的接触角大于150° ，并且水滴在表面上有较小的滚动角)引起了广泛的兴趣。超疏水表面由 于具有防水、防雾、抗氧化、自清洁等特点，在科学研究和工农业生产以及日常生 活中都具有广泛的应用前景。例如可应用于自清洁功能的建筑材料和外墙涂料、自清洁功能的纺织品、液体的无损失输送、防潮包装材料、抑制凝血和血液污染的生 物医用材料等。众所周知，固体表面的润湿性由表面的化学组成和表面粗糙度决定。在光滑表 面的接触角最多只能提高到12(TC。通过对荷叶等自然界超疏水表面的研究发现， 超疏水性质是由低表面能材料和表面粗糙度共同决定的。因此，构建超疏水的表面 需要将表面能和表面粗糙度结合才能实现。目前，有很多方法被用来构建具有超疏 水表面的固体材料，如江雷等在《Angew. Chem. Int. Ed.》2004， 43， 4338-4341 上报道了利用电纺技术制备类荷叶状的超疏水表面，其接触角为160.4±1.2° ;金 美花等在《Advanced Materials》2005， 17， 1977-1981上报道了利用氧化铝为模 板制备超疏水聚苯乙烯薄膜；Poncin-Epaillard等在《Surf ace & Coatings Technology》2006， 200， 5296_5305上报道了利用等离子体技术制备透明的超疏 水聚乙烯薄膜，其接触角达到17(T ;除了以上方法以外，还有溶胶-凝胶法、氟化 涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、机 械拉伸法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的材料，要么需要特殊的加工设 备或复杂的工艺过程，难以产业化。因此发明一种简单而又易于产业化的技术制 备超疏水表面是非常有必要的，并形成硅系炭化防腐木竹。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种操作工艺简单、可控性好、成本低、无 需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法。 为了解决上述技术问题，本发明提供的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将待处理材放入高压罐中；(2) 、称取一定量的液态硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高压 罐中直至淹没待处理材，然后将高压罐中压力升到5-100MPa，并保持l-24小时， 浸注时的温度为10-70°C;然后卸压到1-0. 3Mpa，取出，得到硅系浸注材；(3) 、将硅系浸注材放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入惰性气体，迅速升温到20CTC—800。C ，保持10—180min，然后缓慢降温之80°C以下，取出处理材，处 理材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木竹。上述步骤1中所述的待处理材为原竹、竹片、竹纤维、竹质刨花、原木、木片、 木纤维或木质刨花。上述步骤2中所述的液态硅系化合物是指硅油。上述步骤3中所述的惰性气体是指二氧化碳、氮气、氦气、或它们任意比混合 气体。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐木竹，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为l-4陶的由 碳化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径lOnm-lOWii，该膜与水的接触角 在150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。本发明的超疏水二氧化硅 和碳化硅薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0 — 40'C、相对湿度为20%-70%的 环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。液态硅系炭化防腐木竹无味无毒，具 有很好的防腐性，对环境友好，在液体无损失输送、防水防潮等领域有广泛的应用 前景。本发明的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法操作工艺简单、重现性好、无需 任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。综上所述，本发明是一种操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学 处理、也不需要昂贵的设备的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实 施例并不是对本发明的限定。实施例1:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将原竹放入高压罐中；(2) 、称取一定量的硅油，加入到高压罐中直至淹没原竹，然后将高压罐中压 力升到80MPa，并保持20小时，浸注时的温度为7(TC;然后卸压到0.7Mpa，打开 阀门将剩余的硅油排出高压罐，排完后，即可取出原竹，得到硅系浸注竹；(3) 、将硅系浸注竹放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入二氧化碳惰性气体， 迅速升温到80(TC，保持lOmin，然后缓慢降温之80°C以下，取出竹材，竹材表面 形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐竹。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐竹，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径10nm-10陶，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例2:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将竹片放入高压罐中；(2) 、称取任意比例的硅系混合物，加入到高压罐中直至淹没竹片，然后将高 压罐中压力升到lOOMPa，并保持1小时，浸注时的温度为5CTC;然后卸压到0. 3Mpa，打开阀门将剩余任意比例的硅系混合物排出高压罐，排完后，即可取出竹片，得到 硅系浸注竹；(3)、将硅系浸注竹放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入氮气、氦气惰性气体， 迅速升温到60(TC，保持120min，然后缓慢降温之80°C以下，取出竹材，竹材表 面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐竹。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐竹，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为l-4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径lOmn-lO陶，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例3:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将竹纤维放入高压罐中；(2) 、称取一定量的硅油，加入到高压罐中直至淹没竹纤维，然后将高压罐中 压力升到5MPa，并保持24小时，浸注时的温度为50°C;然后卸压到1Mpa，打开 阀门将剩余的硅油排出高压罐，排完后，即可取出竹纤维，得到硅系浸注竹；(3) 、将硅系浸注竹放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入氦气惰性气体，迅速 升温到200。C，保持180min，然后缓慢降温之80°C以下，取出竹材，竹材表面形 成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐竹。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐竹，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为1-4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径lOnm-lOWii，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例4:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将竹质刨花放入高压罐中；(2) 、称取一定量的硅油，加入到高压罐中直至淹没竹质刨花，然后将高压罐 中压力升到40MPa，并保持18小时，浸注时的温度为10'C;然后卸压到lMpa，打 开阀门将剩余的硅油排出高压罐，排完后，即可取出竹质刨花，得到硅系浸注竹；(3) 、将硅系浸注竹放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入二氧化碳、氮气和氦 气任意比混合惰性气体，迅速升温到75(TC，保持100min，然后缓慢降温之8(TC 以下，取出竹质刨花，竹质刨花表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液 态硅系炭化防腐竹。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐竹，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为卜4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径10nm-lOWii，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例5:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤 (1)、将原木放入高压罐中；(2) 、称取一定量的硅油，加入到高压罐中直至淹没原木，然后将高压罐中压 力升到80MPa，并保持20小时，浸注时的温度为70'C;然后卸压到O. 7Mpa，打开 阀门将剩余的硅油排出高压罐，排完后，即可取出原木，得到硅系浸注木；(3) 、将硅系浸注木放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入二氧化碳惰性气体， 迅速升温到800"C，保持10min，然后缓慢降温之80°C以下，取出木材，木材表面 形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐木，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径10nm-IO陶，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例6:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将木片放入高压罐中；(2) 、称取任意比例的硅系混合物，加入到高压罐中直至淹没木片，然后将高 压罐中压力升到lOOMPa，并保持1小时，浸注时的温度为50。C;然后卸压到0. 3Mpa， 打开阀门将剩余任意比例的硅系混合物排出高压罐，排完后，即可取出木片，得到 硅系浸注木；(3) 、将硅系浸注木放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入氮气、氦气惰性气体， 迅速升温到600°C，保持120min，然后缓慢降温之80°C以下，取出木材，木材表 面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐木，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为1-4Wn的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径10nm-10Wn，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例7:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤(1) 、将木纤维放入高压罐中；(2) 、称取一定量的硅油，加入到高压罐中直至淹没木纤维，然后将高压罐中 压力升到5MPa，并保持24小时，浸注时的温度为5CTC;然后卸压到1Mpa，打开 阀门将剩余的硅油排出高压罐，排完后，即可取出木纤维，得到硅系浸注木；(3) 、将硅系浸注木放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入氦气惰性气体，迅速 升温到200。C，保持180min，然后缓慢降温之80°C以下，取出木材，木材表面形 成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐木，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径lOnm-lOWn，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。实施例8:液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤6(1) 、将木质刨花放入高压罐中；(2) 、称取一定量的硅油，加入到高压罐中直至淹没木质刨花，然后将高压罐 中压力升到40MPa，并保持18小时，浸注时的温度为10。C;然后卸压到lMpa，打 开阀门将剩余的硅油排出高压罐，排完后，即可取出木质刨花，得到硅系浸注木；(3) 、将硅系浸注木放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入二氧化碳、氮气和氦 气任意比混合惰性气体，迅速升温到750'C，保持100min，然后缓慢降温之8(TC 以下，取出木质刨花，木质刨花表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液 态硅系炭化防腐木。采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭 化防腐木，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为l-4陶的由碳 化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径lOrnn-IO陶，膜与水的接触角在 150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10° 。
权利要求
1、一种液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，其特征是制备步骤包括(1)、将待处理材放入高压罐中；(2)、称取一定量的液态硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高压罐中直至淹没待处理材，然后将高压罐中压力升到5-100MPa，并保持1-24小时，浸注时的温度为10-70℃；然后卸压到1-0.3MPa，取出处理材，得到硅系浸注材；(3)、将硅系浸注材放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入惰性气体，迅速升温到200℃-800℃，保持10-180min，然后缓慢降温之80℃以下，取出处理材，处理材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木竹。
2、 根据权利要求1所述的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，其特征是所 述的待处理材为原竹、竹片、竹纤维、竹质刨花、原木、木片、木纤维或木质刨花。
3、 根据权利要求1所述的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，其特征是所 述的液态硅系化合物是指硅油。
4、 根据权利要求l所述的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，其特征是所述的惰性气体是指二氧化碳、氮气、氦气、或它们任意比混合气体。
全文摘要
本发明公开了一种液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，制备步骤包括(1)将竹材放入高压罐中；(2)称取一定量的液态硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高压罐中直至淹没竹材，然后将高压罐中压力升到5-100MPa，并保持1-24小时，浸注时的温度为10-70℃；然后卸压到1-0.3MPa，取出竹材，得到硅系浸注竹；(3)将硅系浸注竹放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入惰性气体，迅速升温到200℃-800℃，保持10-180min，然后缓慢降温之80℃以下，取出竹材，竹材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木竹。本发明提供的方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。
文档编号B27K3/08GK101234497SQ20081003068
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月27日 优先权日2008年2月27日
发明者彦 卿, 吴义强, 彭万喜 申请人:中南林业科技大学