[发明专利]一种竹材长效防霉耐磨的加工方法

说明书

一种竹材长效防霉的加工方法，该方法采用物理球磨法使油和具有核壳结构的SiO₂@Ag纳米颗粒均匀混合，而后通过采用真空浸渍法使改性的SiO₂@Ag纳米颗粒进入竹材内部。此加工方法环保易操作，可改善竹材的防霉抗菌性能、提高耐磨性能，有效克服了纳米颗粒在竹材表面附着力较差，容易流失等缺陷，同时成本更低廉且环保。本发明采用的物理球磨方法可有效解决纳米颗粒在油中均匀稳定分散问题，相对纳米颗粒表面修饰工艺来说更易操作，有利于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于生物质材料加工技术领域，具体涉及有机无机复合改性竹材的加工方法，尤其是一种竹材防霉抗菌的加工方法。

背景技术

我国竹资源丰富，竹子具有可再生、生长周期短、强重比高、可加工性强等优点，而被广泛应用，如原竹被广泛用作建筑材料、运输材料、工程材料等。然而因原竹富含淀粉等营养物质易霉变腐朽，未被处理的原竹使用寿命只有2-5年。因此，原竹的防霉改性对原竹的推广应用是必要的。

目前，竹材长久有效的防霉防腐处理方法多采用化学法，不仅在施工及使用时对环境影响较大，而且加工过程中操作复杂。银在抗菌方面是使用较为成熟的一种材料，但是随着Ag离子的释放，抗菌性能逐渐减弱。核壳结构SiO₂@Ag的外层SiO₂可以起到缓释作用，赋予材料更长效的抗菌性能。而且SiO₂改性竹材，可明显改善竹材的耐磨性能。但纳米颗粒在竹材表面附着力较差，容易流失。如果将纳米颗粒与油均匀混合后复合改性竹材，经干燥固化工艺后纳米颗粒可以均匀稳定的固定在油膜中，竹材具有长效的防霉防腐性能和耐磨性能。但是无机纳米颗粒在油中分散能力较差，目前多通过接枝硬脂酸、乳酸、油酸等或采用硅烷偶联剂对无机纳米颗粒表面修饰以改善纳米颗粒在油中的分散性，这类方法的缺点在于反应步骤多，成本高并且有可能需要用到对环境不友好的有机溶剂等。本发明采用物理球磨的方法可有效解决纳米颗粒在油中均匀稳定分散问题，相对纳米颗粒表面修饰工艺来说更易操作，有利于工业化大规模生产。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种竹材长效防霉的加工方法，该方法采用物理法使油和SiO₂@Ag纳米颗粒均匀混合，而后通过浸渍法使改性的SiO₂@Ag纳米颗粒进入竹材内部。此加工方法环保易操作，可改善竹材的防霉抗菌性能、提高耐磨性能，以提高竹材的应用领域。

根据本发明的一个方面，所述方法包括以下步骤：

(1)竹材干燥：干燥竹材至含水率为0-12％；

(2)SiO₂@Ag纳米颗粒制备：取0.3-1.0g十六烷基三甲基溴化铵分散于NaOH溶液，并加入甲醛溶液，加热搅拌5-20min，随后依次滴加6mL AgNO₃溶液、2-5mL正硅酸四乙酯和10-20mL乙酸乙酯，在80℃下老化2h后，离心并反复洗涤，得到具有核壳结构的SiO₂@Ag纳米颗粒，可粒径为40-500nm，优选为40-100nm，干燥备用。

(3)纳米颗粒混溶于油中：将具有核壳结构的SiO₂@Ag纳米颗粒加入到油中，利用行星式球磨机通过物理方法以200-500rpm转速球磨搅拌1-5h；

(4)浸渍处理：将竹材完全浸没于步骤(3)中得到的SiO₂@Ag-油混合溶液中，浸渍0.5-3h；

(5)表面处理：取出竹材，并将表面多余油溶液擦拭干净；

(6)干燥固化：将竹材在100-180℃环境下干燥1-24h。