利用硅藻土在木材表面构建超疏水结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及木材超疏水结构构建方法，具体是一种利用硅藻土在木材表面构建超疏水结构的方法。
【背景技术】
[0002]目前木材超疏水改性材料大多为化工合成，具有一定的毒害性或者原材料制备的环境污染性，有的工艺复杂，有的成本较高，都有着不同程度的局限性。
[0003]硅藻土是一种硅质岩石，是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分中S12含量通常占80%以上，可用S12.ηΗ20表示，矿物成分为蛋白石及其变种，含有少量的A1203、Fe2O3^ CaO, MgO等和有机质。
[0004]硅藻土具有显微多孔结构特征，具有堆密度小，比表面积大，吸附性能强，分散悬浮性能好，物化性能稳定，相对不可压缩性，隔音，消光，隔热，绝缘，无毒无味等优异的性能。常用于可湿性粉剂、旱地除草剂、水田除草剂以及各种生物农药，甚至是饲料，其主要原因是来自生物化石，具有绿色环保的特点。
[0005]对于超疏水性能的构建，其具有卓越的优点，主要体现在:
[0006](I)易实现“双微观结构”。双微观结构是实现超疏水重要物理特征。硅藻土粉碎和研磨后，颗粒直径很容易在200nmn以下，同时具有低于30nm的小颗粒，二者共同作用，易于实现超疏水结构。
[0007](2)分散性能好。在水和乙醇中，易分散而不团聚，便于木材表面形成均匀的超疏水膜，确保了疏水效果。据材料不同，有的材料改性时间长，若改性剂分散性能不佳，易团聚，需要高速搅拌，不利于均匀薄膜的形成。
[0008](3)具有丰富的孔隙结构，吸附性能强。若未针对此特点改性，是超疏水的缺点，但在制备过程中，后期对丰富的孔隙结构进行表面官能团改性、填充，从根本上降低了其吸水、吸湿性能，利于超疏水结构的形成。
[0009](4)性能稳定，耐久性能好。这是硅藻土的自然属性，为此构建超疏水膜后，能够较长时间的确保疏水性能。
[0010]但目前尚未见有利用娃藻土在木材表面构建超疏水结构的方法的相关报导。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是提供一种利用硅藻土在木材表面构建超疏水结构的方法，通过利用以硅藻土为主的粉末，经改性后在木材表面构建超疏水结构。
[0012]本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
[0013]本发明利用硅藻土在木材表面构建超疏水结构的方法，它包括如下操作步骤:
[0014](I)对硅藻土进行干燥和筛选处理，使硅藻土含水率低于0.8%，并过500目筛网；
[0015](2)加入硅藻土重量30%?200%的醇类化合物，并加入适量甲苯进行搅拌0.2小时?5小时，抽滤后得到发生缩水反应的硅藻土颗粒；
[0016](3)对缩水反应后的硅藻土颗粒进行球磨处理，球料比为8?15:1，转速为100?600转/分钟；球磨过程中，加入硅藻土颗粒重量0.1?20%的乙醇助磨及进一步发生缩水反应，加入娃藻土颗粒重量0.1?5%的甲烧磺酸钠对表面活性改良，加入娃藻土颗粒重量0.1?5%的油酸进一步加强疏水改性，得到混合液；
[0017](4)将步骤(3)得到的混合液中加入无水乙醇使硅藻土的质量浓度稀释至0.1%?25.0%，将木材置入混合液中接触时间为I小时?96小时，同时使用超声波分散；
[0018](5)将完成步骤(4)后的混合液中加入硅藻土颗粒重量0.1?5.0%的脂肪酸，对木材表面硅藻土微孔结构超疏水改性；木材试件与混合液接触时间为0.1小时?24小时，期间停止使用超声波分散。
[0019]本发明所述木材是指原木、锯材、单板、胶合板、纤维板、细木工板、刨花板、木质复合材料中的一种或多种。
[0020]步骤(2)中，所述醇类化合物是指乙醇、1- 丁醇、2-甲基-1-丙醇、正十六醇中的一种。
[0021]本发明的有益效果是:
[0022]1、本发明将天然的硅藻土对木材表面进行疏水改性，达到超疏水效果，保持了木质材料环境友好的特性，在木材表面实现超疏水性能，达到保护木材、发挥木材优点的效果O
[0023]2、将硅藻木做为在木材表面构建超疏水结构的主要物质，接触角在150°以上，滚动角在10°以下，具备超疏水性能，具有绿色、环保的特性。
【附图说明】
[0024]图1-1是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0025]图1-2是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0026]图1-3是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0027]图1-4是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0028]图1-5是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0029]图1-6是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0030]图1-7是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0031]图1-8是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0032]图1-9是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0033]图1-10是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0034]图1-11是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0035]图1-12是本发明实施例1的试样表面接触角变化曲线；
[0036]图2为实施例12的硅藻土分散液中粒度分布图。
[0037]图3为实施例12的硅藻土在木材表面的分布形态图。
[0038]图4为实施例12的硅藻土改性后表面能谱图。
【具体实施方式】
[0039]以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0040]实施例1
[0041](I)硅藻土的干燥和分选:
[0042]取硅藻土在真空干燥箱中干燥，温度为103°C，每隔4小时称重一次，相邻两次质量差在0.05%以下，并使娃藻土含水率低于0.8%后停止干燥；使用500目筛网分选；取10g干燥、分选后的娃藻土试样备用；
[0043](2)缩水反应:
[0044]加入30g的乙醇，加入150mm甲苯，搅拌I小时，抽滤后得到发生缩水反应的硅藻土颗粒；
[0045](3)球磨和疏水改性
[0046]对缩水反应后的硅藻土颗粒球磨，球料比为12:1，转速为600转/分钟；球磨过程中，加入Ig的乙醇助磨和进一步缩水反应达到疏水效果；加入Ig的甲烷磺酸钠对表面活性改良；加入3g的油酸进一步加强疏水改性，得混合液；
[0047](4)试件与混合液接触
[0048]经过步骤(3)得到的混合液中，加入无水乙醇，将硅藻土的质量浓度稀释至25%，将胶合板试件置入混合液中接触时间I小时；上述混合液体与木材接触后使用超声波分散:
[0049](5)试件表面超疏水改性
[0050]将混合液中加入Ig的脂肪酸，对木材表面硅藻土微孔结构超疏水改性；试件与混合液接触时间为16小时。步骤(5)操作过程中，停止使用超声波分散。取出试件，清洗干燥，得到超疏水表面的试件。
[0051]结果:
[0052]经过步骤⑶球磨和疏水改性后，溶液中娃藻土颗粒直径范围为54?llOnm，符合超疏水结构要求；经过全程处理后，试件表面接触角为153.6° (如图1-1中曲线所示)，滚动角为6.5°达到超疏水要求。核心数据上达到预期目的。
[0053]实施例2
[0054](I)硅藻土的干燥和分选:
[0055]取硅藻土在真空干燥箱中干燥，温度为103°C，每隔4小时称重一次，相邻两次质量差在0.05%以下，并使娃藻土含水率低