[发明专利]基于纳米POSS掺杂的木材－有机－无机杂化纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质复合材料的制备方法。

背景技术

基于单体浸注与聚合方法制备的木材-有机聚合物复合材料多具有良好的力学性能和耐久性(防腐性能和尺寸稳定性)，且保留了木材的生态环境材料特性，在室内外建筑结构材料、特殊场所的装饰材料领域具有市场需求，对木材尤其低质木材的高效利用具有十分重要的意义；但这类材料多因聚合物的耐热性差而具有较低的热稳定性(如以最大热解温度为衡量指标)，甚至低于木材本身，且多因聚合物的脆性特性致使该类材料的冲击韧性显著降低，进而限制了该类材料的拓宽应用。

无机体对木材单一性能(如耐热性)的改善较佳，可使木材-无机复合材料应用在对某些耐久性有较高要求的领域，尤其纳米无机体的纳米特性所赋予木材的部分特殊功能，有望将木材应用拓宽到高附加值领域；但无机体对木材(尤其低质木材)力学性能的改善一般贡献较少，限制了该材料的广泛应用。

发明内容

本发明为了解决木材-有机聚合物复合材料热稳定性差、冲击韧性低和木材-无机(纳米)复合材料力学性能差的技术问题，提供了一种基于纳米POSS掺杂的木材-有机-无机杂化纳米复合材料。

基于纳米POSS掺杂的木材-有机-无机杂化纳米复合材料的制备方法按照以下步骤进行：

一、称取1质量份功能性单体和韧性剂并混合均匀，韧性剂的质量为功能性单体质量的1％～150％，得到单体溶液；

二、称取占步骤一得到的单体溶液质量0.1％～10％的POSS(带有机胺官能团)多面体低聚倍半硅氧烷)，然后将POSS在105℃、0.01MPa的真空干燥条件下干燥处理24h，然后再用四氢呋喃将干燥后的POSS溶解，得到POSS质量浓度为1％～20％的POSS四氢呋喃溶液，并将POSS的四氢呋喃溶液加入到步骤一的单体溶液中，搅拌均匀，得到溶有纳米POSS的透明单体溶液；

三、称取交联剂、引发剂和丙酮，其中引发剂的质量占步骤一得到的单体溶液质量的0.5％～1％，交联剂的质量占步骤一得到的单体溶液质量的1％～10％，丙酮的质量为交联剂质量的2.5倍；

四、将步骤三称取的交联剂溶于丙酮中，得到交联剂溶液，再将步骤三称取的引发剂与交联剂溶液一起加入到溶有纳米POSS的透明单体溶液中，搅拌均匀，得到浸渍液；

五、将木材放入步骤四得到的浸渍液中，然后将木材与浸渍液置入反应罐中，密闭后抽真空至反应罐中的真空度为-0.08MPa～-0.095MPa，保持真空度为-0.08MPa～-0.095MPa的条件15min～25min；

六、解除真空，恢复至常压，然后再空气加压至反应罐中的压力为0.8MPa～1MPa，保持压力为0.8MPa～1MPa的条件20min～30min；

七、将反应罐中的压力降至常压，取出木材，用铝箔纸将浸渍后的木材包裹，然后加热至温度为75℃～85℃并保持此温度8h～10h，拆除铝箔纸，再继续加热至温度为105℃～115℃并保持此温度8h～10h，即得基于纳米POSS掺杂的木材-有机-无机杂化纳米复合材料；

步骤一中所述的功能性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)及烯丙基缩水甘油醚(AGE)中的一种或两种的组合；

步骤一中所述的韧性剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、聚乙二醇-200-二甲基丙烯酸酯(PEG200DMA)及聚乙二醇-400-二甲基丙烯酸酯(PEG400DMA)中的一种或其中几种的组合；

步骤三中所述的引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)；

步骤三中所述的交联剂为反应型交联剂或催化型交联剂，所述反应型交联剂为顺丁烯二酸酐(马来酸酐)(MAN)、丁二酸酐及邻苯二甲酸酐中的一种或其中几种任意比例的组合，所述催化型交联剂为三乙胺。