专利名称：低质速生材原位密实与抗菌防腐处理技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及低质速生材无机溶液浸渍密实技术及配方，并通过掺杂纳米银实现抗菌防腐的功能性，属于木材学领域。
背景技术：
密实技术能较大程度上提高木材的力学性能，目前，国内外低质速生材密实技术
主要有1)压缩密实。主要是沿木材横纹方向进行径向或弦向压缩。木材经压缩密实后最 突出的一个问题是压缩变形的不稳定性，当木材在施加外力作用下发生较大变形时，其内 部就会产生一定的应力，随着时间的延续，特别是当木材处于湿热环境时，其内部的残余应 力就会逐渐得以释放，产生变形回复。2)浸渍密实。目前，包括有机树脂溶液浸渍和无机溶液浸渍。有机溶液浸渍是将树脂扩散进入木材细胞壁并使木材增容，经干燥除去水分，树 脂由于加热而固化，生成不溶于水的聚合物，沉积填充于细胞壁内，或与木材组分发生交 联，从而使木材密度增大、强度提高。目前主要选用酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺改性树 月旨、异氰酸酯等树脂来浸渍密实处理木材，木材表面密实的效果主要取决于这些物质在木 材横向上的渗透性。使用有机树脂溶液会对人体健康和生态环境产生一定的影响。无机溶胶浸渍采用溶胶_凝胶法。通过阳离子溶液和阴离子溶液交替扩散渗透到 木材空隙中发生无机反应，生成非水溶性盐而获得的一种木材/无机复合材料溶胶，进入 木材内部后，在一定温度作用下与木材发生凝胶反应，凝胶填充在木材孔隙内，同时也与木 材的细胞壁发生化学键结合。因为填充的无机物质可阻止木材的热分解、腐朽真菌丝体的 成长和白蚁的侵食等，可获得良好的阻燃性、耐腐性和抗蚁性，同时所生成的非水溶性盐相 当于复合材料中的增强体，分散到木材基体中，因而木材的强度也可得至一定程度的提高， 此方法能实现与木材在分子水平上的原位复合，保留了木材的优良环境学特性，且尺寸稳 定性较好。在无机溶胶浸渍方法里，通过掺杂特定的金属离子对木材进行浸渍能赋予木材一 些特定的功能性。在潮湿的环境下，木材容易变色、发霉、脆化降解，而且还会危害人体健 康。人们对木制品的抗菌防腐的要求正在逐渐提高。银无论是在抗菌能力方面，还是在对 人体的安全性方面，都大大优于其他金属，所以国际上比较成熟的无机抗菌剂是银系抗菌 齐U。纳米银由丁具有纳米材料的特殊结构和性能，具有比普通银更优异的抗菌活性，因此在 抗菌材料领域有着广阔的应用前景。
发明内容
本发明目的在于设计一种低质速生材原位密实及抗菌防腐处理技术，能保证木材 力学性能得到较大的提高，具有良好的尺寸稳定性，且具有良好的抗菌防腐性能。本发明的实验方法是溶胶_凝胶法。生产步骤如下
1)采用正硅酸乙酯(TEOS)、冰醋酸(CH3C00H)、乙醇(EtOH)制备溶胶一2)利用成本低廉的液相化学法制备纳米银，并将纳米银粒子均勻分散于溶胶一中 形成稳定的分散体系，制得溶胶二。3)将待处理低质速生材样品置丁装有溶胶二的器皿，并置于真空压力浸渍烘干机 中，抽真空，消除溶胶与样品内气泡，浸渍2h。4)将装有溶胶的器皿移出，对样品干燥，干燥温度为80°C，直至烘干。本发明操 作温度低，对木材无压缩，属原位密实，处理周期短，并且原料无毒，可安全使用在木材处理 行业，处理后木材抗弯强度、抗弯弹性模量及表面硬度与未处理木材对比分别提高5. 7%, 36.2%、43.5%。该技术进入国内外市场，有着巨大的经济和社会效益。
具体实施例方式实施方式一将正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶胶一，将制备好的粒子尺寸 为IOnm纳米银粒子均勻分散到溶胶一中形成分散体系，然后先后加入PVP、FWT，利用电动 搅拌机搅拌30min，形成纳米银复合分散体系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、纳米银、PVP及 FWT摩尔比为1 1 0.01 0.01 0.01 0.001。将待处理的低质速生材样品浸渍在 溶胶二中，置入真空压力浸渍烘干机中，抽真空，2h后将样品取出干燥，干燥温度为80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密实材。实施方式二将正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶胶一，将制备好的粒子尺寸 为20nm纳米银粒子均勻分散到溶胶一中形成分散体系，然后先后加入PVP、FWT，利用电动 搅拌机搅拌30min，形成纳米银复合分散体系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、纳米银、PVP及 FWT摩尔比为1 1 0.01 0.04 0.02 0.002。将待处理的低质速生材样品浸渍在 溶胶二中，置入真空压力浸渍烘干机中，抽真空，2h后将样品取出干燥，干燥温度为80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密实材。实施方式三将正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶胶一，将制备好的粒子尺寸 为40nm纳米银粒子均勻分散到溶胶一中形成分散体系，然后先后加入PVP、FWT，利用电动 搅拌机搅拌30min，形成纳米银复合分散体系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、纳米银、PVP及 FWT摩尔比为1 1 0.01 0.02 0.01 0.001。将待处理的低质速生材样品浸渍在 溶胶二中，置入真空压力浸渍烘干机中，抽真空，2h后将样品取出干燥，干燥温度为80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密实材。实施方式四将正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶胶一，将制备好的粒子尺寸 为50nm纳米银粒子均勻分散到溶胶一中形成分散体系，然后先后加入PVP、FWT，利用电动 搅拌机搅拌30min，形成纳米银复合分散体系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、纳米银、PVP及 FWT摩尔比为1 1 0.01 0.04 0.02 0.002。将待处理的低质速生材样品浸渍在 溶胶二中，置入真空压力浸渍烘干机中，抽真空，2h后将样品取出干燥，干燥温度为80°C， 直至烘干，即可得抗菌防腐原位密实材。实施方式五将正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶胶一，将制备好的粒子尺寸为IOOnm纳米银粒子均勻分散到溶胶一中形成分散体系，然后先后加入PVP、FWT，利用电 动搅拌机搅拌30min，形成纳米银复合分散体系，正硅酸乙酯、乙醇、冰醋酸、纳米银、PVP及 FWT摩尔比为1 1 0.01 0.04 0.02 0.002。将待处理的低质速生材样品浸渍在溶胶二中，置入真空压力浸渍烘干机中，抽真空，2h后将样品取出干燥，干燥温度为80°C，直至烘干，即可得抗菌防腐原位密实材。
权利要求
利用液相化学法制备具有不同粒径大小球状纳米银粒子，纳米银粒子尺寸在10～100nm大小可调。
2.低质速生材原位密实技术，木材抗弯强度、抗弯弹性模量及表面硬度与未处理木材 对比分别提高5. 7%,36. 2%,43. 5%，且木材尺寸稳定性较好。
3.经浸渍处理制备的低质速生材具有高效、速效的广谱抗菌活性，200mg/L浓度的纳 米银分散液在5min内对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率大于99. 99%。
4.通过溶胶-凝胶法将掺杂Ag的Si02凝胶充分渗透进入木材内部，利用PVP、FWT黏 合剂等对纳米银粒子进行表面处理，纳米银浆料配方为(摩尔百分比)纳米银(0.01 0. 04mol)、PVP (0. 01 0. 02g)、FWT (0. 001 0. 002g)。
5.将浸渍2h的低质速生材从溶胶二中取出，干燥直至烘干，即可得抗菌防腐原位密实材。
全文摘要
本发明涉及一种低质速生材原位密实与抗菌防腐处理技术，属于木材学领域。采用溶胶-凝胶法制备掺杂纳米Ag的SiO2/木材复合材料，其中采用液相化学法制备尺寸在10～100nm纳米银，将纳米银分散溶解在由正硅酸乙酯、乙醇及冰醋酸混合制得溶胶中，并加入PVP、粘合剂FWT。得到不同纳米银粒径、浓度的原位密实处理溶胶。通过整理工艺，浸渍2h，干燥凝胶后形成抗菌防腐原位密实材，该发明所处理制备的木材在保持较好的尺寸温度性上，力学性能也有较大的提高，并同时具有良好的抗菌防腐性能。
文档编号B27K5/06GK101829788SQ20091003781
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者刘志平, 尹荔松, 王向军, 胡社军, 范海陆, 赵燕, 阳素玉, 龚青 申请人:五邑大学;江门市蓬江区文森装饰材料有限公司