本发明属于木质材料领域，具体为一种木材表面的改性剂及改性方法。
背景技术：
木材表面是加工利用的基础，是木材改性和利用最重要的部分。木材因光、热、水等外部环境的影响而劣化，劣化一般均从表面开始，然后逐渐向内部发展。如果对木材表面进行疏水化改性处理，能使木材表面免受真菌、细菌和昆虫的侵害，从而提高木材的耐久性和利用率，延长木材的使用寿命。使木材表面获得疏水性能传统的方法是采用树脂浸注处理、表面以清漆或涂料加以涂覆。这些传统的方法会对环境造成污染并影响木材本身所具有的美学特性(质朴自然的色泽、纹理及花纹)，而且疏水涂层的耐久性差。
技术实现要素：
本发明提供了一种木材表面的改性剂及改性方法，本发明对木材进行处理，不仅赋予了木材表面疏水性，同时也使木材表面具有极其稳定的疏油性能。本方法处理的木材，使其具有“双疏”性能的同时，木材本身所具有的美学特性(质朴自然的色泽、纹理及花纹)将不受影响，适用于各种木质材料的表面“双疏”处理。
本发明的具体技术方案如下：一种木材表面的改性剂，由以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为2～8:0.5～3。
上述改性剂中，所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为4:1，所述盐酸的浓度为0.1mol/L。
上述的改性剂中，所述甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，对人体和环境更加健康环保。
上述的改性剂中，用于制备表面亲水疏油或同时疏水又疏油的木材。
本发明的另一面，一种木材表面的改性方法，包括以下步骤：
将甲基三甲氧基硅烷与盐酸按体积比为4:1进行混合得到复配液；
将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂；
将待改性木材置于改性剂中；
将木材从改性剂中取出并晾干得到改性木材。
上述的改性方法，其中，所述将甲基三甲氧基硅烷与盐酸的按体积比为4:1进行混合得到复配液的步骤中，所述盐酸的浓度为0.1mol/L。
上述的改性方法，其中，所述将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂的步骤中，将复配液置于盛有冰浴的超声波中进行水解得到改性剂，其水解时间为5min至480min。
上述的改性方法，其中，所述将待改性木材置于改性剂中的步骤中，置于改性剂中的时间为2min至8min。
本发明提供了一种木材表面的改性剂及改性方法，具有以下有益效果：1、本发明对木材进行处理，不仅赋予了木材表面疏水性，同时也使木材表面具有极其稳定的疏油性能；2、本方法处理的木材，使其具有“双疏”性能的同时，木材本身所具有的美学特性(质朴自然的色泽、纹理及花纹)将不受影响，适用于各种木质材料的表面“双疏”处理；3、本发明中的改性剂对所有的实木(针叶材、阔叶材)和木质复合材料(中密度纤维板、刨花板、胶合板)均有效。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为2:3，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。
实施例2，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为8:0.5，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。
实施例3，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为8:3，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点。
实施例4，一种木材表面的改性剂，包括以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷、盐酸；所述甲基三甲氧基硅烷与所述盐酸的体积比为4:1，其中盐酸的浓度为0.1mol/L，甲基三甲氧基硅烷为不含氟的有机单体，由该改性剂处理的木材，在木材疏水的基础上，同时实现了木材极其稳定的疏油性能；处理木材表面的色泽和美丽的花纹不受影响，而且通过涂层厚度的控制，可使木材保持本身所具有的多孔透气的特点，在本发明中由于MTMS的二聚物和低聚物在酸性环境下所发生的缩合反应较慢，水解时间较短时，溶液中含有较多的二聚物和线性的低聚物，而随着水解时间的延长，溶液中的二聚物与线性的低聚物将发生反应形成带支链的低聚物。二聚物及线性的低聚物与带支链的低聚物相比含有较多的硅醇基团，因此，通过水解时间可以控制MTMS溶液中极性基团(-OH)和非极性基团(-CH3)的含量和浓度，从而实现木材表面所具有的独特的亲水疏油或同时疏水又疏油的特性。
本发明的另一面，一种木材表面的改性方法，包括以下步骤：
步骤S1：将甲基三甲氧基硅烷与盐酸按体积比为4:1进行混合得到复配液，其中，盐酸的浓度为0.1mol/L，具体为复配液由不含氟的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)经浓度为0.1mol/L的盐酸(HCl)水解复配而成，复配液以体积比(MTMS：HCl＝4:1)混合；
步骤S2：将复配液置于超声波中进行水解得到改性剂，其中，将复配液置于盛有冰浴的超声波中进行水解得到改性剂，其水解时间为5min至480min，通过复配液预水解时间的控制可以对木材亲/疏水、疏油性能进行调控。
步骤S3：将待改性木材置于改性剂中，其中，置于改性剂中的时间为2min至8min，要说明的是，根据不同的改性要求选择不同的时间，例如：浸泡处理时间相同时，如果延长预水解时间，则可制得既疏水又疏油的木材；预水解时间相同，浸泡处理时间对木材疏水/疏油性能的影响：延长浸泡处理时间在一定程度上可以提高木材表面的疏水/疏油性能，也就是说木材表面的亲水疏油性或同时具备疏水疏油性能可以通过水解时间和浸泡时间来加以调控。
步骤S4：将木材从改性剂中取出并晾干得到改性木材，取出后短时间自然晾干即可得到亲水疏油或既疏水又疏油的木材。
以下提供几种改性方法的实施例。
实施例5
首先用浓度为0.1mol/L的HCl将MTMS(体积比为HCl:MTMS＝1:4)在冰浴中进行超声水解，水解时间为180min。然后将阔叶材西南桦试材(20mm×20mm×15mm)浸入水解后的MTMS溶液中2min，取出后用滤纸将表面残余的溶液吸干，短时间自然晾干即可完成处理。
将体积为2μl的蒸馏水滴到处理后的木材表面，5s后测量水接触角为63.6°。滴机油后30s内测量接触角为48.2°；5min后测量为48.0°；30min后测量为48.0°；24h后测量为47.0°；持续观察测量一个月未发现机油渗入样品的现象。
处理后的木材与未处理的木材相比较，尺寸稳定性显著提升，木材颜色不受影响，保持了木材自然的色泽及纹理。
实施例6
首先用浓度为0.1mol/L的HCl将MTMS(体积比为HCl:MTMS＝1:4)在冰浴中进行超声水解，水解时间为180min。然后将针叶材思茅松试材(20mm×20mm×15mm)浸入水解后的MTMS溶液中8min，取出后用滤纸将表面残余的溶液吸干，短时间自然晾干即可完成处理。
将体积为2μl的蒸馏水滴到处理后的木材表面，5s后测量水接触角为88.2°。滴机油后30s内测量接触角为51.9°；5min后测量为51.6°；30min后测量为51.4°；24h后测量为48.6°；持续观察测量一个月未发现机油渗入样品的现象。
处理后的木材与未处理的木材相比较，尺寸稳定性显著提升，木材颜色不受影响，保持了木材自然的色泽、纹理及花纹。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。