[发明专利]一种竹木材增强增效处理方法

说明书

本发明涉及一种竹木材增强增效处理方法。本发明采用硫酸水解法制备纳米纤维素分散液，以一定浓度的纳米纤维素分散液为前驱液，在纳米纤维素表面原位生成纳米氧化锌，并对纤维素分散液进行复配改良，采用特定的方式浸渍到竹木材孔隙中，起填充、粘结和增强木材组织的作用，使处理材的硬度强度、尺寸稳定增强，同时对防霉防腐性有明显的提高。本发明方法适合于速生材、人工林等材质比较疏松的木材增强增效处理，也适合于轻度腐朽材的增强修复。

(一)技术领域

本发明涉及一种竹木材增强增效处理方法。

(二)背景技术

我国天然林资源匮乏，而人工林面积占世界第一。人工速生材到了成熟期，可以砍伐利用，但是速生材材质相对疏松，强度、硬度等不够，且防霉防腐性能较差。若能对速生材进行适当的材性改良，则能有效替代进口硬阔叶材，减少我国对进口材的依存度。

纳米纤维素(CNC)是从天然纤维中提取的一种纳米级纤维材料，具有高结晶度、高强度、较大的表面积、高反应活性和强吸附能力，纳米纤维素原料来源丰富，提取过程比较简单，具有生物降解性、环保性和生物相容性，其强度超过钢铁，被广泛应用于纸张、涂膜及合成材料增强处理。CNC的优异性能，如强吸附能力及生物相容性可用于木材的仿生固结剂。由于纳米材料的高比表面积和高反应活性，特别能够与木材组织或在木材孔隙内部相互作用。

纳米氧化锌在紫外光遮蔽、光催化和抗菌材料等方面表现出优越性。然而纳米粒子表面能大，直接沉积在木材表面或者细胞腔中容易发生团聚，若借助纳米纤维素将其均匀的分散后导入，可望解决这个难题。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种竹木材增强增效处理方法。

本发明采用的技术方案是：

一种竹木材增强增效处理方法，所述方法包括：

(1)纳米纤维素分散液A制备：以脱脂棉或棉短绒为纤维来源，与浓度为60～70％的硫酸进行混合，硫酸溶液用量为10～40mL/g纤维；在40～60℃水浴反应30～40min后，加入8～10倍(蒸馏水体积为反应液体积8～10倍)蒸馏水终止反应，1200rpm离心15min，将沉淀物置于透析袋中在去离子水中透析至pH值恒定，使用孔径为0.22um的滤膜抽滤，稀释至终浓度为1～2％，即获得纳米纤维素分散液A；

(2)纳米氧化锌-纳米纤维素复合液B制备：以纳米纤维素分散液A作为纳米氧化锌的前驱体和保护液，加入ZnCl₂水溶液，配制的纳米纤维素分散液A与ZnCl₂混合液中ZnCl₂浓度为0.1～1mmol/L，在60～80℃水浴中搅拌10～30min，生成的纳米ZnO晶体直接在纤维素基材上成核，获得纳米氧化锌-纳米纤维素复合液B；

(3)增强处理液配制：分别以质量浓度为0.8～1.0％的聚二甲基硅氧PDMS、质量浓度为1～1.5％的羟丙基纤维素HMC、质量浓度为0.5～1.0％的碱木质素Lignin和质量浓度为3～5％的酚醛树脂PF为处理液的增效剂，按下述体积比例与纳米纤维素分散液A(即CNC)进行复配，得到增强处理液a～e，具体如下：

a：CNC：PDMS＝2：1混合，pH＝8.4，常温磁力搅拌60min；

b：CNC：Lignin＝2：1混合，pH＝7.5，常温磁力搅拌60min；

c：CNC：PDMS:Lignin＝2：1：1混合，pH＝8.0，常温磁力搅拌60min；d：CNC：HMC＝5：2混合，10000rpm高速搅拌混合；

e：CNC：PF＝1：1混合，10000rpm高速搅拌混合。

(4)增强增效处理液1～5配制：步骤(4)增强处理液a～e与纳米氧化锌-纳米纤维素复合液B按照体积比1:0.8～1比例混合；