本发明属于木材加工领域，具体涉及一种炭化-中草药-纳米颗粒复合防腐木材的加工方法。
背景技术
木材作为一种天然的高分子材料具有多孔性，纳米级或微米级的细胞壁间隙、细胞腔及纹孔等都为流体与水分的移动扩散提供了基础，溶胶在毛细管张力、浓度梯度及内外压力差等作用下能够进入木材细胞内部以及细胞间隙中。木材细胞壁主要成分为纤维素、半纤维素、木质素，其中含有大量的羟基，纤维素的主要成分是ｐ-ｄ-葡萄糖，它的每一个单元含有三个活性羟基，是发生缩聚结合的结构基础。通过无机纳米粒子对木材进行浸渍处理，粒子表面的羟基与木材细胞壁中的活性羟基或者以化学键相结合，或者通过物理吸附沉积于不定形区微纤丝与微纤丝之间的缝隙中，提高了木材细胞壁的硬度和致密度，从而改善木材的物理性能，如提高力学性能、耐磨性能、尺寸稳定性等，或者提高木材的抑菌性、阻燃性等各性能。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种炭化-中草药-纳米颗粒复合防腐木材的加工方法，依照该方法加工的木材具有良好的防腐性能和抗流失性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种炭化-中草药-纳米颗粒复合防腐木材的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）真空炭化处理方法：
将烘干后的木材试样放入真空高温处理箱内码放整齐，压上重物，关闭箱门抽真空，加热升温至95-105℃，保持30-35min后，再升温至200-220℃炭化处理3-5h，停止加热，待真空箱内温度冷却至55-65℃时，取出炭化防腐木材；
（2）水热法制备纳米二氧化钛-中草药复合防腐木材：
将20-30份中草药水提液与15-25份纳米二氧化钛溶胶混合，加入水热反应釜中，在浸渍温度为88-92℃的条件下，对（1）中所得炭化防腐木材进行改性处理3-4h，然后在40-45℃鼓风干燥箱内烘至恒重；
（3）防腐剂真空浸渍木材试样处理工艺：
将（2）中所得木材试样浸入纳米复合防腐剂溶液中，在真空罐中真空浸注处理30-35min，待木材试样饱和下沉后将其取出，用灭菌消毒过的吸水纸将其表面浮液吸收，放入40-45℃干燥箱中干燥至恒重。
进一步的，步骤（1）中将木材试样浸入蒸馏水中，超声清洗20-30min除杂，然后在80-85℃鼓风干燥箱中烘至恒重。
进一步的，步骤（2）中水提法制备中草药水提液：
向中草药中按料液比1:8-10加入蒸馏水，浸泡30-35min后开始熬制，直至将药液浓度浓缩为0.6-0.8g/ml后过滤；
所述中草药为川椒、蛇床子、苦参、黄连、连翅、百部、地肤子中的任意一种或几种的混合；
所述纳米二氧化钛溶胶的ph值为1-2。
进一步的，步骤（3）中纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂的湿法研磨工艺：
向200-300份去离子水中加入2-3份纳米氧化铜和2-3份纳米氧化锌，再加入2-2.5份表面活性剂柠檬酸铵，放入研磨机内进行研磨，设置研磨机转速为4000-5000rpm，在ph值为9.5-10.5的条件下研磨2-3h，再放入超声波发生器中进行超声分散30-35min，制得纳米复合防腐剂溶液。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）采用真空炭化处理的方法对木材试样进行防腐，真空炭化处理后木材结构完好，腐朽程度较小，能大幅提高木材的耐腐性能，达到ι级强耐腐等级；真空炭化处理的木材试样的平衡含水率、吸水率和体积膨胀率都明显减少，平衡含水率和吸水率的减少有利于防止木材干裂变形、减少木材腐朽菌生活所必需的水分，吸湿性和湿胀性能的提高可大大改善木材的尺寸稳定性。
（2）将中草药与具有光谱抗菌性的纳米二氧化钛通过溶胶凝胶法相结合，使二者的抗菌特性进行互补，同时利用水热法对木材进行复合改性，提高木材的耐腐性与抗流失性，纳米二氧化钛粒子与中草药进入了木材细胞腔，并且木材的导管与纹孔是主要渗透通道；纳米二氧化钛不仅能够进入木材内部，通过物理吸附形成氢键的方式与木材组分缔合，还可以通过与纤维素及半纤维素中的羧基或者木质素中的酚羟基形成配位化学键，从而固着在木材组分中。
（3）以表面活性剂柠檬酸铵为分散剂，通过湿法研磨制备了纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂溶液，添加柠檬酸铵为分散剂的氧化铜与氧化锌复合粉体经过湿法研磨后，纳米粒径较小且更加均匀稳定；纳米复合防腐剂具有更大的抑菌圈，抑菌效果更好，具有良好的抗流失性能。
本发明所加工防腐木材可用于家居用品的生产，耐腐蚀性能和抗流失性能强，可延长家居用品的使用年限。
具体实施方式
实施例1
一种炭化-中草药-纳米颗粒复合防腐木材的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）真空炭化处理方法：
将烘干后的木材试样放入真空高温处理箱内码放整齐，压上重物，关闭箱门抽真空，加热升温至95-105℃，保持30min后，再升温至200-220℃炭化处理3h，停止加热，待真空箱内温度冷却至55-65℃时，取出炭化防腐木材；
（2）水热法制备纳米二氧化钛-中草药复合防腐木材：
将20份中草药水提液与15份纳米二氧化钛溶胶混合，加入水热反应釜中，在浸渍温度为88-92℃的条件下，对（1）中所得炭化防腐木材进行改性处理3h，然后在40-45℃鼓风干燥箱内烘至恒重；
（3）防腐剂真空浸渍木材试样处理工艺：
将（2）中所得木材试样浸入纳米复合防腐剂溶液中，在真空罐中真空浸注处理30min，待木材试样饱和下沉后将其取出，用灭菌消毒过的吸水纸将其表面浮液吸收，放入40-45℃干燥箱中干燥至恒重。
进一步的，步骤（1）中将木材试样浸入蒸馏水中，超声清洗20min除杂，然后在80-85℃鼓风干燥箱中烘至恒重。
进一步的，步骤（2）中水提法制备中草药水提液：
向中草药中按料液比1:8加入蒸馏水，浸泡30min后开始熬制，直至将药液浓度浓缩为0.6g/ml后过滤；
所述中草药为川椒、蛇床子、苦参、黄连、连翅、百部、地肤子中的任意一种或几种的混合；
所述纳米二氧化钛溶胶的ph值为1。
进一步的，步骤（3）中纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂的湿法研磨工艺：
向200份去离子水中加入2份纳米氧化铜和2份纳米氧化锌，再加入2份表面活性剂柠檬酸铵，放入研磨机内进行研磨，设置研磨机转速为4000rpm，在ph值为9.5的条件下研磨2h，再放入超声波发生器中进行超声分散30min，制得纳米复合防腐剂溶液。
实施例2
一种炭化-中草药-纳米颗粒复合防腐木材的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）真空炭化处理方法：
将烘干后的木材试样放入真空高温处理箱内码放整齐，压上重物，关闭箱门抽真空，加热升温至95-105℃，保持35min后，再升温至200-220℃炭化处理5h，停止加热，待真空箱内温度冷却至55-65℃时，取出炭化防腐木材；
（2）水热法制备纳米二氧化钛-中草药复合防腐木材：
将30份中草药水提液与25份纳米二氧化钛溶胶混合，加入水热反应釜中，在浸渍温度为88-92℃的条件下，对（1）中所得炭化防腐木材进行改性处理4h，然后在40-45℃鼓风干燥箱内烘至恒重；
（3）防腐剂真空浸渍木材试样处理工艺：
将（2）中所得木材试样浸入纳米复合防腐剂溶液中，在真空罐中真空浸注处理35min，待木材试样饱和下沉后将其取出，用灭菌消毒过的吸水纸将其表面浮液吸收，放入40-45℃干燥箱中干燥至恒重。
进一步的，步骤（1）中将木材试样浸入蒸馏水中，超声清洗30min除杂，然后在80-85℃鼓风干燥箱中烘至恒重。
进一步的，步骤（2）中水提法制备中草药水提液：
向中草药中按料液比1:10加入蒸馏水，浸泡35min后开始熬制，直至将药液浓度浓缩为0.8g/ml后过滤；
所述中草药为川椒、蛇床子、苦参、黄连、连翅、百部、地肤子中的任意一种或几种的混合；
所述纳米二氧化钛溶胶的ph值为2。
进一步的，步骤（3）中纳米氧化铜与纳米氧化锌复合防腐剂的湿法研磨工艺：
向300份去离子水中加入3份纳米氧化铜和3份纳米氧化锌，再加入2.5份表面活性剂柠檬酸铵，放入研磨机内进行研磨，设置研磨机转速为5000rpm，在ph值为10.5的条件下研磨3h，再放入超声波发生器中进行超声分散35min，制得纳米复合防腐剂溶液。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中未对木材试样进行真空炭化防腐处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（2）中未用纳米二氧化钛-中草药水热法制备复合防腐木材，除此外的方法步骤均相同。
对照组
申请号为：2017108492633公开的一种采用肉桂醇衍生物提高木材防腐性能的处理工艺。
为了对比本发明制得的木材的防腐性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法处理的木材试样，以及对照组的木材试样，按照行业标准进行试验，测试按标准中的方法在40℃下进行，菌种为彩绒革盖菌、黑曲霉，通过质量损失率评价试件受腐蚀菌侵害的程度，另一批在相同环境下自然放置60天后进行相同试验，结果记录如下：
表1
由上表1可以看出，在对比实施例1、2中未对木材试样进行真空炭化防腐处理，未用纳米二氧化钛-中草药水热法制备复合防腐木材，导致木材试样的防腐性能和抗流失性能变差；按本发明方法加工处理的木材试样具有很强的防腐性能和抗流失性能，稳定性强，使用安全性高，使用寿命长，极具推广使用价值和市场竞争力。