[发明专利]一种在木材表面构筑无机微纳米层的方法

说明书

本发明提供了一种在木材表面构筑无机微纳米层的方法，其包括将木材浸入前驱体溶液中，其中所述前驱体溶液中含有金属离子；将所述前驱体溶液的pH调节至9～13；将浸有木材的所述前驱体溶液升温至50～250℃，反应1～72h；反应完毕后取出所述木材，对所述木材进行干燥处理。本发明利用一种多元共溶连续修饰法在木材表面构筑了仿生微纳米结构的无机涂层，其工艺简单，操作简易，形貌可控，反应条件温和，原材料来源广泛且价格低廉。

技术领域

本发明涉及木材改性领域，尤其涉及一种在木材表面仿生构筑无机微纳米层的方法。

背景技术

木材是一种天然的有机复合材料，具有结构层次分明、构造复杂有序、分级结构鲜明、多孔结构精细等特性，同时具有各向异性、低密度、高弹性、机械性能优良和来源丰富、可再生、清洁等特点。值得强调的是木材或木制产品本身具备的良好的物理性质和无比拟的室内环境特性导致它从本质上不同于其他材料，例如可渗透性、易制作性和室内调温调湿特性等。然而，当面对外界环境侵蚀时，例如酸雨和高温等，木材表面极容易产生晦暗、粗糙、褪色和裂纹等缺陷。因此，为了获得高稳定性和多功能的木质产品，无机-木材复合材料受到了社会的极大关注和获得了长足的发展。更重要的是，通过无机粒子改性的木材在面对外界环境侵蚀时，表现了良好的耐久性和稳定性。除此之外，由于其潜在的热力学、光学、磁性和生物相容性等方面优势，强力扩展了木质产品的应用领域，并且延长了其使用寿命。

与以往整体木材功能改良方法相比，表面改良仅通过修饰表面即可实现木材本体性能改善和赋予新的性能。但存在着工艺复杂，表面结构难控等问题，特别是在木材表面形成复杂结构更是一个难题。

《趋磁性木材的制备与多功能化修饰》(李坚，甘文涛)提供了一种水热法制备趋磁性木材，该木材需要在不锈钢反应釜中反应3h，然后待反应釜冷却至室温后，倒去上层清液，再加入混合溶液，继续加热。这种制备方法比较复杂。

因此，发展新的方法变得十分有意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用多元共溶连续修饰法在木材表面仿生构筑无机微纳米层的方法。

本发明的技术方案如下：

一种在木材表面构筑无机微纳米层的方法，其包括

将表面洁净的木材浸入前驱体溶液中，其中所述前驱体溶液中含有金属离子；在浸入前最好对木材进行处理保证其表面洁净；

将所述前驱体溶液的pH调节至9～13；

将浸有木材的所述前驱体溶液升温至50～250℃，反应1～72h；

反应完毕后取出所述木材，对所述木材进行冲洗、干燥处理。

其中，所述金属离子为Fe3+,Fe2+,Mn2+,Zn2+,Ni2+,Co2+中的一种或两种金属离子的混合；所述无机微纳米层为Fe3O4，Fe2O3，NiCo2O4，MnFe2O4或ZnO其中的一种。

其中，所述前驱体溶液为含有所述金属离子的金属盐溶液。即金属离子Mn+来源是M(NO3)n,MCln,和M2(SO4)n中的任何一种或多种含有Mn+离子的盐。

其中，当所述前驱体溶液含有两种金属离子时，两种所述金属离子的摩尔比为1:1～5:1。构筑的无机物中处于低化学计量数的元素为低摩尔比。

其中，调节所述溶液的pH采用NaOH,或NH3·H2O,或水合肼。

其中，所述干燥处理是使反应完毕的木材在20～110℃条件下真空干燥1～48h。