[发明专利]一种疏水薄膜结构及其制备方法、防霉型木材

说明书

一种疏水薄膜结构，所述疏水薄膜结构包括聚苯乙烯基底以及嵌入聚苯乙烯基底的纳米二氧化硅颗粒。本发明疏水薄膜结构不仅能为木材提供了超疏水性能，还能借助自清洁能力减少霉菌的滋生，提高木材防霉性能；本发明疏水薄膜结构的制备方法简单、易操作，并且对设备和环境要求低，成本低廉，可大面积施工，在木质材料领域有巨大的应用前景和效益。

技术领域

本发明涉及疏水技术领域，具体涉及一种疏水薄膜结构及其制备方法、防霉型木材。

背景技术

木材因其亲水吸湿性强，具有尺寸稳定性、生物耐久性差的缺点。当前木材防霉防腐的主要方法是通过添加防腐剂杀灭入侵木材的微生物，但防霉剂的流失会对环境造成严重污染。对木材进行功能性改良，提高其疏水效果不仅有助于提高木制品尺寸稳定性，同时增强防霉防腐效果，有助于延长木制品使用寿命，也是促进林产资源可持续发展的必由之路。

超疏水结构是由低表面能和高表面粗糙度两个重要因素共同发挥作用形成的一种特殊结构，因此，制备超疏水结构有两种路径，一是使用低表面能物质(即疏水材料)构建粗糙结构，二是在已有的粗糙结构基础上进行低表面能修饰。木材是一种各向异性的天然复合材料，复杂的表面结构及化学成分组成是在其表面构建稳定疏水膜的最大阻碍。中国专利“CN108972777A”公开了“一种超疏水竹/木材的制备方法”，具体制备步骤如下：将竹、木材干燥后浸入甲苯-乙醇混合液中抽真空浸泡、烘干、超声清洗、真空干燥备用；制备球状ZnO纳米颗粒,将球状ZnO纳米颗粒分散到无水乙醇中滴加到竹、木材表面烘干形成球状ZnO纳米颗粒薄层；继续反应形成纺锤形ZnO纳米颗粒，取出冷却清洗后烘干，真空干燥即得到具有超疏水功能的竹、木材产品。文献(卢茜，胡英成.层层自组装SiO2/木材复合材料的超疏水性及其形成机制[J].功能材料.2016,47(7):7109-7113)将木材试样浸入含有阳离子PD-DA(浓度为10mg/mL，pH值＝10.5)的溶液并磁力搅拌30min，取出用超纯水清洗15min，然后浸入含有阴离子纳米SiO2(浓度为2mg/mL，pH值＝4)的溶液并磁力搅拌30min，取出用超纯水清洗15min，重复上述步骤并保证最后一层为纳米SiO2就可得到(PDDA/SiO2)n(n＝1,3,5,7,9)自组装复合多层膜，在80℃真空干燥箱干燥24h后，将试样浸入到装有0.3mLPOTS溶液的密闭容器中在125℃加热2h，使POTS蒸汽分子中的硅烷基与纳米SiO2中的羟基完全反应，干燥挥发后，超疏水木材制备完成，制得的木材水接触角达到161°。文献(Wang K.,Dong Y.,Zhang W.,Zhang S.and Li J.Preparation of Stable SuperhydrophobicCoatings on Wood Substrate Surfaces via Mussel-Inspired Polydopamine andElectroless Deposition Methods[J].Polymers.2017,9(12):218-230)利用化学沉积法在杨木表面附着聚多巴胺层，然后分别对其镀铜、浸入十八胺乙醇溶液处理，实验结果表明镀铜且使用十八胺乙醇溶液修饰后的杨木获得最佳疏水效果，水接触角达157°。上述专利方法及文献研究中超疏水木材制备流程复杂，反应条件相对要求较高，需要专门的生产设备，对木材原料尺寸有限制，不能根据实际情况满足所有生产需求，且未改善木材的防霉性，功能化单一。

发明内容

本发明目的在于克服现有疏水技术的缺点与不足，提供了一种疏水薄膜结构，制备流程大大简化，制备条件简单，大幅降低了生产成本，同时能为木材提供了超疏水性能，还能借助自清洁能力减少霉菌的滋生，提高木材防霉性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种疏水薄膜结构，所述疏水薄膜结构包括聚苯乙烯基底以及嵌入聚苯乙烯基底的纳米二氧化硅颗粒。