专利名称：一种碳化硅超疏水防腐木竹及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳化硅超疏水防腐木竹，本发明还涉及该碳化硅 超疏水防腐木竹的制备方法。
技术背景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-Epai 1 lard 等在《Surface & 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170。；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，并形成碳化硅超疏水防腐木竹。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种防腐性好的碳化硅超疏 水防腐木竹。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、不需要昂贵的设备的碳化硅超疏 水防腐木竹的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的碳化硅超疏水防腐木竹，所述防腐木竹表面为密实多孔薄层，薄层由直径为1-4陶的由碳化硅 组成的微球组成，孔隙直径lOnm-lOWn。该层与水的接触角在150-170 °之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。本发明提供的碳化硅超疏水防腐木竹的制备方法，制备步骤包括(1) 、将待处理材放入模具中；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比0.01-1. 5%的催化剂搅拌均匀，所述的微纳米硅粉末和硅化 镁粉末、催化剂的粒径小于500nm，然后加入到模具中，并淹没待处 理材，然后在压力机上将模具中压力升到50-100MPa，并保持2-10 小时；然后卸压到0 MPa，取出，敲开，并用砂光机砂露表面，得到 处理材；(3) 、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 1-6MPa，保压l一120min，热压板温度为200_600°C ，取出即得碳化 硅超疏水防腐木竹。上述步骤1中所述的待处理材是指各种规格的实木板材、木片、 木质人造板材、竹材、竹片、竹质人造板材。上述步骤1中所述的模具为圆形钢筒模具，所述的圆形钢筒模具 要求能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套。上述步骤2中所述的催化剂为铜、银、锌其中一种或任意比例的 混合物。采用上述技术方案的碳化硅超疏水防腐木竹，超疏水碳化硅薄层 的超疏水性质稳定，在温度范围为0 —6CTC、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。碳化硅超疏水防腐木竹 无味无毒，对环境友好，在液体无损失输送、防水防潮、电路板、地 板等领域有广泛的应用前景。本发明提供的碳化硅超疏水防腐木竹的 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，本发明是一种防腐性好的碳化硅超疏水防腐木竹，其 制备方法工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、不需 要昂贵的设备。
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:碳化硅超疏水防腐木竹的制备方法，制备步骤包括(1) 、将各种规格实木板材放入圆形钢筒模具中，圆形钢筒模具 要求能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比1.5%的铜催化剂搅拌均匀，微纳米硅粉末和硅化镁粉末、 催化剂的粒径小于500nm，然后加入到圆形钢筒模具中，并淹没实木 板材，然后在压力机上将圆形钢筒模具中压力升到lOOMPa，并保持2 小时；然后卸压到OMPa，取出，利用小锤敲开，并用台式砂光机砂 露表面，得到处理材；(3) 、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 6MPa，保压lmin，热压板温度为600'C，取出即得碳化硅超疏水防腐 木。生产的防腐木表面为密实多孔薄层，薄层由直径为l-4陶的由碳 化硅组成的微球组成，孔隙直径lOnm-lOWn。该层与水的接触角在 150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。实施例2:碳化硅超疏水防腐木的制备方法，制备步骤包括(1) 、将各种规格木片放入圆形钢筒模具中，圆形钢筒模具要求 能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比1.0%的银催化剂搅拌均匀，所述的微纳米硅粉末和硅化镁 粉末、催化剂的粒径小于500nm，然后加入到圆形钢筒模具中，并淹 没木片，然后在压力机上将圆形钢筒模具中压力升到80MPa，并保持 8小时；然后卸压到0 MPa，取出，利用小锤敲开，并用台式砂光机 砂露表面，得到处理材；(3) 、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 4MPa，保压100min，热压板温度为250。C，取出即得碳化硅超疏水防 腐木。生产的防腐木表面为密实多孔薄层，薄层由直径为1-4to的由碳 化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-10Wn。该层与水的接触角在 150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。实施例3:碳化硅超疏水防腐木的制备方法，制备步骤包括(1) 、将各种规格木质人造板材放入圆形钢筒模具中，圆形钢筒 模具要求能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质量百分比0. 5%的锌催化剂搅拌均匀，所述的微纳米硅粉末和硅化镁 粉末、催化剂的粒径小于500nm，然后加入到圆形钢筒模具中，并淹 没木质人造板材，然后在压力机上将圆形钢筒模具中压力升到50MPa， 并保持10小时；然后卸压到OMPa，取出，利用小锤敲开，并用台式 砂光机砂露表面，得到处理材；(3)、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 2.5MPa，保压80min，热压板温度为400°C ，取出即得碳化硅超疏水 防腐木。生产的防腐木表面为密实多孔薄层，薄层由直径为l-4陶的由碳 化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-10l^m。该层与水的接触角在 150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。实施例4:碳化硅超疏水防腐竹的制备方法，制备步骤包括(1) 、将各种规格竹材放入圆形钢筒模具中，圆形钢筒模具要求 能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比1.2%的铜、银和锌任意比例的混合物催化剂搅拌均匀，所 述的微纳米硅粉末和硅化镁粉末、催化剂的粒径小于500nm，然后加 入到圆形钢筒模具中，并淹没竹材，然后在压力机上将圆形钢筒模具 中压力升到65MPa，并保持6小时；然后卸压到0 MPa，取出，利用 小锤敲开，并用台式砂光机砂露表面，得到处理材；(3) 、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 lMPa，保压120min，热压板温度为20(TC，取出即得碳化硅超疏水防 腐竹。生产的防腐竹表面为密实多孔薄层，薄层由直径为l-4陶的由碳 化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-10l^m。该层与水的接触角在 150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。实施例5:碳化硅超疏水防腐竹的制备方法，制备步骤包括(1) 、将各种规格竹片放入圆形钢筒模具中，圆形钢筒模具要求 能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比0.01%的铜和锌任意比例的混合物催化剂搅拌均匀，所述的 微纳米硅粉末和硅化镁粉末、催化剂的粒径小于500nm，然后加入到 圆形钢筒模具中，并淹没竹片，然后在压力机上将圆形钢筒模具中压 力升到95MPa，并保持5小时；然后卸压到0 MPa，取出，利用小锤敲开，并用台式砂光机砂露表面，得到处理材；(3)、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 5MPa，保压60min，热压板温度为300°C，取出即得碳化硅超疏水防 腐木。生产的防腐竹表面为密实多孔薄层，薄层由直径为卜4陶的由碳 化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-IO他。该层与水的接触角在 150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。实施例6:碳化硅超疏水防腐竹的制备方法，制备步骤包括(1) 、将各种规格竹质人造板放入圆形钢筒模具中，圆形钢筒模 具要求能承受50-100Mpa的压力，并与压力机配套；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比0.01%的铜和锌任意比例的混合物催化剂搅拌均匀，所述的 微纳米硅粉末和硅化镁粉末、催化剂的粒径小于500nm，然后加入到 圆形钢筒模具中，并淹没竹质人造板，然后在压力机上将圆形钢筒模 具中压力升到95MPa，并保持5小时；然后卸压到0 MPa，取出，利 用小锤敲开，并用台式砂光机砂露表面，得到处理材；(3) 、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 5MPa，保压60min，热压板温度为300°C ，取出即得碳化硅超疏水防 腐木。生产的防腐竹表面为密实多孔薄层，薄层由直径为1-4,的由碳 化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-l(mm。该层与水的接触角在 150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10° 。
权利要求
1、一种碳化硅超疏水防腐木竹，其特征是所述防腐木竹表面为密实多孔薄层，薄层由直径为1-4μm的由碳化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-10μm。该层与水的接触角在150-170°之间，水滴在薄层表面的滚动角小于10°。
2、 制备权利要求1所述的碳化硅超疏水防腐木竹的方法，其特 征是制备步骤包括(1) 、将待处理材放入模具中；(2) 、称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质 量百分比0. 01-1. 5%的催化剂搅拌均匀，所述的微纳米硅粉末和硅化 镁粉末、催化剂的粒径小于500rnn，然后加入到模具中，并淹没待处 理材，然后在压力机上将模具中压力升到50-100MPa，并保持2-10 小时；然后卸压到0 MPa，取出，敲开，并用砂光机砂露表面，得处 理材；(3) 、将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至 l-6MPa，保压l一120min,热压板温度为200°C-600°C,取出即得碳 化硅超疏水防腐木竹。
3、 根据权利要求2所述的碳化硅超疏水防腐木竹的制备方法， 其特征是所述的模具为圆形钢筒模具。
4、 根据权利要求2所述的碳化硅超疏水防腐木竹的制备方法， 其特征是所述的待处理材是指各种规格的实木板材、木片、木质人 造板材、竹材、竹片、竹质人造板材。
5、 根据权利要求2所述的碳化硅超疏水防腐木竹的制备方法， 其特征是所述的催化剂为铜、银、锌其中一种或任意比例的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种碳化硅超疏水防腐木竹，表面为密实多孔薄层，薄层由直径为1-4μm的由碳化硅组成的微球组成，孔隙直径10nm-10μm。制备步骤包括(1)将待处理材放入模具中；(2)称取任意比例的微纳米硅和硅化镁的粉末，与添加量为质量百分比0.01-1.5％的催化剂搅拌均匀，微纳米硅粉末和硅化镁粉末、催化剂的粒径小于500nm，加入到模具中并淹没待处理材，在压力机上将模具中压力升到50-100MPa，并保持2-10小时；卸压到0MPa，取出敲开并用砂光机砂露表面，得到处理材；(3)将处理材放入热压力机中，将热压力机快速闭合、升压至1-6MPa，保压1-120min，热压板温度为200℃-600℃，即得碳化硅超疏水防腐木竹。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B27M1/08GK101234500SQ20081003070
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