[发明专利]一种氧化石墨烯/二氧化硅复合改性剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种氧化石墨烯/二氧化硅复合改性剂的制备方法及其应用，涉及一种改性木材的应用。本发明旨在解决现有木材改性中存在的制备工艺复杂，改性溶剂有污染，成本高，功能单一化等问题。本发明中所述复合改性剂包括如下体积份的组分：氧化石墨烯分散液(0.25wt％)10％，纳米级中性硅溶胶溶液(30wt％)5％‑20％，去离子水70％‑85％，以上组分体积百分比之和是100％。利用本发明所述的复合改性剂对木材进行浸渍处理，能够降低木材的吸水率，提升木材的尺寸稳定性和表面硬度。其制备过程具有无毒无害、安全环保、成本低廉、操作简单等特点。

技术领域

本发明涉及一种复合改性试剂及其制备方法，及其在改性木材上的应用。

背景技术

木材是一种天然的绿色材料，在自然界中拥有巨大的储存量。作为广泛应用于室内室外的建筑材料，木材拥有许多优越的性能，如密度低、强重比大、美丽的纹路、加工能耗少以及优良的环境协调性。然而，在世界优质木材资源供给减少和我国天然林全面禁伐的新形势下，实木加工常用的木材资源将受到严重制约。人工速生林木材将成为我国木材工业的主要原料。虽然我国拥有世界面积最大的人工林，但人工林木材材质软、强度低、密度小、纹理颜色不美观，在环境中易变形开裂和菌腐虫害，这些缺陷致一定程度上限制了人工速生材的使用价值和应用范围。为能够使人工速生材达到社会生产应用的标准，必须对其进行改性。

常见的改性木材方法有：一、木材的乙酰化改性，其原理是利用乙酰化试剂与木材羟基发生酯化反应，而木材吸水就是因为细胞壁聚合物羟基与水分子之间容易形成氢键，所以乙酰化处理过的木材具有良好的尺寸稳定性和耐腐性等有点，但是乙酰化改性木材的劣势也非常明显，即反应过程会产生副产物乙酸，还有一些未反应的酸酐。纤维素，半纤维素在酸性条件下容易降解，会进一步造成木材强度的下降。乙酸和酸酐的处理仍未得到有效解决。因此，工业前景不乐观；二、利用糖醛型脲醛树脂为表层材料处理剂的木材表面强化改性，该法能提高速生材的表面硬度和耐磨性，但是糖醛型脲醛树脂作为改性剂，用脲醛树脂生产的人造板在制造和使用过程中存在甲醛释放问题严重影响了人的健康，所以该方法不符合环境友好的要求；三、申请号为200710122002.8的中国专利，利用硅氧烷前驱体处理木材细胞壁，使木材的热稳定性、尺寸稳定性得到改善，这种方法操作过程复杂，且无法同步显著提高木材防腐、防水、阻燃和耐候等性能；四、申请号为200810030688.2的中国专利,利用蜂蜡处理木材赋予木材疏水性,但蜂蜡热稳定性差、疏水效力不能持久；且对木材阻燃、防腐和耐候等性能几乎无有益改善；五、中国专利公开号为CN103240780A的发明专利公开了一种使用硅溶胶浸注预处理改善炭化木性能的方法，减少了炭化木的质量损失率，降低了平衡含水率，提高了尺寸稳定性和防白蚁性。但是该专利中使用的硅溶胶浓度达到20-50％，导致生产成本过高，且过高的处理浓度会在一定程度上影响木材自身的特性；六、近年来，新兴的颠覆性革新技术—纳米超疏水仿生荷叶自清洁技术，得到广泛认可和深入研究，可以使木材从根本上防水，是一种非常有应用前景的新技术，但无法同步赋予木材防水、防油污染、阻燃、杀菌防霉、室外耐光候等，尚存在不同程度的问题。

发明内容

为解决现有木材改性技术中存在的制备工艺复杂化，产品功能单一化，改性试剂不具有环境友好的特性等问题，本发明的目的是提供一种复合改性剂，并利用其对木材进行改性，从而降低木材吸水性，提升木材尺寸稳定性降和表面硬度的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种氧化石墨烯/二氧化硅复合改性剂，所述复合改性剂包括如下体积份的组分：氧化石墨烯分散液(0.25wt％)10％、中性硅溶胶溶液(30wt％)5％-20％和去离子水70％-85％，以上组分体积百分比之和是100％。所述中性硅溶胶的Si0₂含量为30±1％，pH值为7.5-8.5，密度为1.19-1.21g/cm³，粒径范围是10-20nm。

一种氧化石墨烯/二氧化硅复合改性剂的制备方法，具体方法如下：