疏水抗菌整理液及其应用于竹材疏水化的改性方法与流程

本技术属于竹材，尤其是涉及疏水抗菌整理液及其应用于竹材疏水化的改性方法。

背景技术：

1、竹材是一种可再生的天然材料，具有生长周期短、产量高、应用范围广等优点，是重要的非木材森林资源，其在绿色低碳产品发展中具有巨大的发展潜力。竹纤维作为天然纤维的一种，表面存在大量的羟基，含糖量高、淀粉含量高，易吸水、与非极性树脂相容性低等特点，水分的进入容易导致竹材出现变形、开裂、霉变和腐朽等现象，严重影响竹制品的使用范围和使用周期；因此，很多研究围绕竹材改性广泛开展，例如添加防腐剂、树脂类物质填充、油介质热处理、植物精油处理等方法被用于防止竹材霉变。然而添加防腐剂对环境可能造成不利影响，进而许多研究人员将利用松香树脂、环氧树脂等物质处理竹材作为解决方案，但环氧树脂难降解也对环境可能造成不利影响，松香在高温条件下易发生氨解反应会导致防霉效果不理想。

技术实现思路

1、为了较好地解决竹材容易吸潮及易发生发霉腐烂的问题，本技术提供疏水抗菌整理液及其应用于竹材疏水化的改性方法。

2、第一方面，本技术提供一种疏水抗菌整理液：

3、一种疏水抗菌整理液，以有机溶剂的重量计，其原料包括1-2wt％的合成抗菌剂；所述合成抗菌剂由摩尔比为1：2～3：3～6的聚乙二醇、含有硅氧键的有机硅季铵盐及水在烷基苯磺酸催化下制得。

4、通过采用上述技术方案，将低分子量聚乙二醇的较好的附着性能及渗透性能与有机硅季铵盐较好的抗菌性及疏水性能结合在一起，使得制备得到的合成抗菌剂具有较好的附着性能、抗菌性、渗透性能及疏水性能。

5、优选的，所述抗菌组合液还包括1-2wt％的钛酸正丁酯及0.15-2wt％的水；所述聚乙二醇为低分子量聚乙二醇。

6、低分子量聚乙二醇是指分子量(mw)一般介于200到20，000之间的聚乙二醇。

7、通过采用上述技术方案，在抗菌组合液中采用钛酸正丁酯及水，在有机硅季铵盐的催化下，钛酸正丁酯可全部水解或者部分水解，形成疏水性能及抗菌防霉效果较好的钛溶胶，进一步提升抗菌组合液的附着性能及抗菌性能。

8、优选的，所述抗菌组合液中水的含量为0.4-1.2wt％；所述有机溶剂为醇类及酯类的有机溶剂的混合物或醇类有机溶剂。

9、通过采用上述技术方案，优选抗菌组合液中的水的量，使得钛酸正丁酯课发生部分水解，使得抗菌组合液不仅有抗菌效果，而且还有一定的除水效果，进而进一步提升抗菌抗霉效果。

10、优选的，所述抗菌组合液还包括1-4wt％的聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液；所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液为含有质量分数8-15wt％聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液。

11、聚乳酸-羟基乙酸共聚物由两种单体乳酸和羟基乙酸随机聚合而成，是一种可降解的非定型的功能高分子有机化合物，其玻璃化温度在40-60℃之间。

12、优选的，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的平均分子量为6000-10000，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液的溶质为醋酸乙酯。

13、优选的，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中含有40-75wt％的乳酸结构。

14、通过采用上述技术方案，抗菌组合液中的疏水性能较好的聚乳酸-羟基乙酸共聚物在降解的过程中不仅可结合水分，并且水解后形成的乳酸和羟基乙酸，均具有较好的杀菌抗霉效果，进一步提升抗菌组合液的疏水抗霉效果。

15、优选聚乳酸-羟基乙酸共聚物的种类，使得聚乳酸-羟基乙酸共聚物可更好地溶解在抗菌组合液及渗入竹材中，以及具有更好的渗透性能及易降解性能。

16、第二方面，本技术提供一种竹材疏水化改性方法：

17、一种竹材疏水化改性方法，包括以下制备步骤：

18、疏水抗菌整理液处理：将竹材经权利要求1-5任一项所述的疏水抗菌整理液浸渍处理1-6h；二氧化硅溶胶处理：然后将经疏水抗菌整理液处理后的竹材浸渍在二氧化硅的含量为10-40wt％的二氧化硅溶胶中，浸渍1-5h，然后进行清洗及干燥；

19、硅烷偶联剂溶液处理：将经二氧化硅溶胶处理后的竹材浸渍在硅烷偶联剂含量为1-10wt％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍1-5h，然后烘干制备得到改性竹材。

20、通过采用上述技术方案，采用疏水抗菌整理液浸渍竹材后，合成抗菌剂具有较好的渗透性能、附着性能、抗菌性及疏水性能，合成抗菌剂可浸入到竹材的纤维结构中，进而提升抗菌抗霉性能及疏水性能。

21、进一步在疏水抗菌整理液中采用全部水解或者部分水解的钛酸正丁酯和/或聚乳酸-羟基乙酸共聚物，在竹材中部分水解的钛酸正丁酯发生水解及聚乳酸-羟基乙酸共聚物降解，遇到水分子并发生水解或降解，进而降低竹材中的水分含量；进一步，钛酸正丁酯水解和/或聚乳酸-羟基乙酸共聚物降解后的产物增强竹材的抗菌性能。

22、进一步，竹材浸渍硅溶胶，硅溶胶中含有大量羟基的三维网络结构的硅溶胶粒子可负载到竹材表面形成微纳米结构的薄膜；接着将清洗后的竹材浸渍硅烷偶联剂溶液后，硅烷偶联剂发生水解生成硅醇，同时，硅溶胶及醇解后的硅烷偶联剂的硅醇可继续发生脱水缩合，形成低表面能的硅氧烷，进而在竹材上形成二维有序的疏水薄膜层，显著增强了竹材表面的疏水性。

23、综上，竹材通过依次浸渍疏水抗菌整理液、增强竹材的疏水防霉性能，浸渍疏水抗菌整理液后的竹材依次浸渍二氧化硅溶胶及硅烷偶联剂溶液，在竹材上形成二维有序的疏水薄膜层，显著增强了竹材的疏水性；使得浸渍改性后的竹材具有较好的疏水性能及防霉效果，进而减少竹材在潮湿的环境中因易吸水而发生的变形、开裂、发霉腐烂的问题。

24、优选的，所述硅烷偶联剂的结构中含有两个以上的硅氧基团及长链的烷烃；所述疏水抗菌整理液的温度为30-40℃；所述烘干：先50-70℃进行低温烘干，再在110℃进行快速烘干。

25、通过上述技术方案，采用较高温度使得竹子内部的微小的结构打开，有利于抗菌组合液中的成分更好的浸入竹纤维结构中；而采用的温度超过45℃以后，疏水抗菌整理液的温度对竹材的浸渍效果的影响不明显。

26、优选的，所述二氧化硅溶胶的平均粒径为2-50nm。

27、优选的，所述二氧化硅溶胶采用质量比为1：(2-3)：(4-8)的小粒径、中粒径及大粒径的二氧化硅溶胶配伍；所述小粒径的二氧化硅溶胶的平均粒径范围为2-9nm；所述中粒径的二氧化硅溶胶的平均粒径范围为10-20nm；所述大粒径的二氧化硅溶胶的平均粒径范围21-50nm。

28、通过上述技术方案，优选二氧化硅溶胶的粒径，并且优选采用小粒径、中粒径及大粒径的二氧化硅溶胶配伍，大粒径的二氧化硅溶胶可以进入到竹材内部的细胞腔中，但是难以进入到竹材细胞壁的空隙、微纤丝间隙等纳米空隙中，而小粒径及中粒径的二氧化硅溶胶较容易浸入竹材细胞壁的空隙、微纤丝间隙中；采用小粒径、中粒径及大粒径的二氧化硅溶胶配伍，进一步提升二氧化硅溶胶形成膜与竹材的结合力及提升竹材内部结构及表面的疏水性能。

29、优选的，所述竹材在经疏水抗菌整理液处理前，先进行清洗处理；所述清洗处理：将竹材表面进行360°喷淋处理，将喷淋后的竹材经过震动甩掉表面大颗水珠，再用循环热风吹干，热风温度在60-80℃，风速为25-40m/s；

30、所述竹材经疏水抗菌整理液处理后，采用等离子预处理竹材表面，接着依次浸渍二氧化硅溶胶及硅烷偶联剂溶液。

31、通过上述技术方案，清洗竹材后，疏水抗菌整理液中的抗菌成分更容易与竹材结合；采用等离子预处理竹材表面使得变得粗糙其竹材表面的活性基团增多，进而提升竹材与二氧化硅溶胶及硅烷偶联剂溶液形成疏水膜层之间的作用力，进一步提升通过浸渍改性后竹材的疏水性能。

32、综上所述，本技术具有如下有益效果：

33、1、一种疏水抗菌整理液，以溶质水的量计，包括1-2wt％合成抗菌剂；所述合成抗菌剂由摩尔比为1：2～3：3～6的聚乙二醇、含有硅氧键的有机硅季铵盐及水在烷基苯磺酸催化下制得；将低分子量聚乙二醇有较好的附着性能及渗透性能，与有机硅季铵盐较好的抗菌性及疏水性能配伍，制备得到的合成抗菌剂具有较好的附着性能、抗菌性、渗透性能及疏水性能。

34、2、一种竹材疏水化改性方法，竹材通过依次浸渍疏水抗菌整理液、增强竹材的抗菌防霉性能，浸渍疏水抗菌整理液后的竹材依次浸渍二氧化硅溶胶及硅烷偶联剂溶液，在竹材上形成二维有序的疏水薄膜层，显著增强了竹材疏水性；使得浸渍改性后的竹材具有较好的疏水性能及防霉效果，进而减少竹材在潮湿的环境中因易吸水而发生的变形、开裂、发霉腐烂的问题。

35、3、优选的，二氧化硅溶胶采用小粒径、中粒径及大粒径的二氧化硅溶胶配伍；进一步提升二氧化硅溶胶形成膜与竹材的结合力及竹材的疏水性能。