一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法
技术领域
本发明属于木材科学与
技术领域
，尤其涉及一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。背景技术
木材作为工业和生活用材，与国民经济和人类生活息息相关，广泛应用于人类生活的方方面面。然而，作为一种生物质材料，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，而这些物质均以多糖的形式存在，因此极易遭受微生物的侵害，尤其是在我国南方白蚁活动区域和腐朽菌活跃的区域，往往只需一年半载就可以将整根木材侵蚀殆尽，严重缩短了木材的使用寿命。
发明内容
为解决木材不抗白蚁侵蚀和耐腐性差的缺陷，本发明的目的在于提供一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。具体是采用真空加压浸渍的方式将纳米氧化锌、无机硼、脂类超支化聚合物等注入木材内部，借助上述化合物的物化特性来协同提高木材的抗白蚁能力和耐腐朽能力，从不抗白蚁等级提升到8级及以上，耐腐等级由不耐腐等级提升到强耐腐等级，从而显著延长木材的使用寿命。本发明方法具有生产成本低、加工方法简便易操作，且防护效果好等特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法，包括以下步骤：
将1～5wt.％纳米氧化锌的水溶液，或含1～5wt.％纳米氧化锌与0.1～1wt.％酚醛树脂预聚体的水溶液，或含1～5wt.％纳米氧化锌、0.1～1wt.％酚醛树脂预聚体和5～35wt.％硼砂的水溶液注入放有木材的密封容器内，采用真空加压的方式对木材进行浸渍处理，然后取出，将浸渍后的木材干燥至质量恒定，即得到纳米氧化锌增强的木材。
优选的，所述的真空加压的处理条件为在负压0.05～0.09MPa下保压30～60min，再在正压1.0～1.5MPa下保压40～70min。
优选的，所述的干燥的方式为在50℃～70℃烘箱内干燥。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明采用纳米级氧化锌作为主要改性材料，可单体使用，也可混合脂类超支化聚合物、硼类化合物等一起对木材进行改性处理，通过“负压-正压”的加压浸渍方式将上述物质有效注入木材体内，沉积在木材细胞壁上，当白蚁或腐朽菌侵蚀木材组分时，会将上述化学物质吸入其体内从而被毒杀，有效减少了白蚁或腐朽菌对木材的侵蚀，进行保护了木材的完整性，延长了木材的使用寿命。
本发明对设备要求不高，制备工艺简单易实现，可广泛应用于各种木材的加压浸渍处理，处理后的木材可广泛应用于对抗白蚁性能和耐腐朽性能有较高要求的环境和场所。
附图说明
图1为实施例1处理杨木木材的剖面EDS扫描图。
图2为实施例1处理杉木木材的剖面EDS扫描图。
图3为未处理杨木木材抗白蚁测试后试件图。
图4为实施例1处理的木材抗白蚁测试后试件图。
图5为未处理杨木木材PPL菌腐朽测试图。
图6为实施例1处理材PPL菌腐朽测试图。
图7为未处理杨木木材白IL菌腐朽测试图。
图8为实施例1处理材白IL菌腐朽测试图。
图9为未处理杨木木材褐腐菌腐朽测试图。
图10为实施例1处理材褐腐菌腐朽测试图。
图11为未处理杉木木材抗白蚁测试后试件图。
图12为实施例3处理的木材抗白蚁测试后试件图。
图13为实施例4处理的木材抗白蚁测试后试件图。
图14为实施例5处理的木材抗白蚁测试后试件图。
图15为未处理杉木木材PPL菌腐朽测试图。
图16为实施例3处理材PPL菌腐朽测试图。
图17为实施例4处理材PPL菌腐朽测试图。
图18为实施例5处理材PPL菌腐朽测试图。
图19为未处理杉木木材白IL菌腐朽测试图。
图20为实施例3处理材白IL菌腐朽测试图。
图21为实施例4处理材白IL菌腐朽测试图。
图22为实施例5处理材白IL菌腐朽测试图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
本实施例提供一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。
(1)将按以下质量百分比含量称量的物料混合均匀：纳米氧化锌1％，酚醛树脂预聚体0.1％，硼砂5％和水余量，总计100％，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液注入放有杨木的密封容器内，在负压-0.09MPa下保压30min，再在正压1.5MPa下保压40min，然后取出，将浸渍后的木材在60℃烘箱内干燥至质量恒定，即得到纳米氧化锌增强的木材。
根据国标GB/T 18260-2015《木材防腐剂对白蚁毒效实验室试验方法》的检测方法，对实施例1中所得的样品以及空白样品进行抗白蚁测试，所得结果如图3-图4所示。由图3可以看出，未经处理的木材，基本上已经被白蚁全部吃完了，抗白蚁能力为0级。由图4可以看到，经过“纳米氧化锌+预聚体+硼砂”处理后的木材，基本上没有受到白蚁的侵蚀，几乎是完好无损，抗白蚁等级为9级及以上。比较上述结果可知，本发明保护木材的效果好，市场应用潜力巨大。根据国标GB/T 13942.1-2009《木材天然耐久性能：第1部分：天然耐腐性实验室试验方法》的检测方法，对实施例1中所得的样品以及空白样品进行PPL菌腐朽测试、IL菌腐朽测试和褐腐菌腐朽测试，所得结果如图5-图10所示。图5、图7、图9分别未处理材遭受白腐菌、白IL菌、褐腐菌的腐朽测试，从图中可以看到，木材全部被菌丝包裹，木材中的组分被菌丝吸收，腐朽严重，腐朽等级为IV等级即不耐腐等级；图6、图8、图10分别为本申请改性后的木材，可以看出木材表面均无菌丝包裹，木材外观保持完好，无腐朽，腐朽等级为I级即强耐腐等级。本发明保护木材的效果好，市场应用潜力巨大。
实施例2
本实施例提供一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。
(1)将按以下质量百分比含量称量的物料混合均匀：纳米氧化锌1.5％，酚醛树脂预聚体1％，硼砂35％和水余量，总计100％，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液注入放有杨木的密封容器内，在负压-0.09MPa下保压30min，再在正压1.5MPa下保压40min，然后取出，将浸渍后的木材在60℃烘箱内干燥至质量恒定，即得到纳米氧化锌增强的木材。
实施例3
本实施例提供一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。
将3wt.％纳米氧化锌的水溶液注入放有杉木的密封容器内，在负压-0.05MPa下保压60min，再在正压1MPa下保压70min，然后取出，将浸渍后的木材在70℃烘箱内干燥至质量恒定，即得到纳米氧化锌增强的木材。
实施例4
本实施例提供一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。
将含3wt.％纳米氧化锌与0.3wt.％酚醛树脂预聚体的水溶液注入放有杉木的密封容器内，在负压-0.05MPa下保压60min，再在正压1MPa下保压70min，然后取出，将浸渍后的木材在70℃烘箱内干燥至质量恒定，即得到纳米氧化锌增强的木材。
实施例5
本实施例提供一种纳米氧化锌增强木材耐腐性和抗白蚁性能的方法。
(1)将按以下质量百分比含量称量的物料混合均匀：纳米氧化锌3％，酚醛树脂预聚体0.3％，硼砂30％和水余量，总计100％，得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液注入放有杉木的密封容器内，在负压-0.09MPa下保压30min，再在正压1.5MPa下保压40min，然后取出，将浸渍后的木材在60℃烘箱内干燥至质量恒定，即得到纳米氧化锌增强的木材。
根据国标GB/T 18260-2015《木材防腐剂对白蚁毒效实验室试验方法》的检测方法，对实施例3-5中所得的样品以及空白样品进行抗白蚁测试，所得结果如图11-图14所示。由图11可以看出，未经处理的木材，基本上已经被白蚁全部吃完了，抗白蚁能力为1.6级。由图12-14可以看到，经过“纳米氧化锌”、“纳米氧化锌+预聚体”和“纳米氧化锌+预聚体+硼砂”处理后的木材，基本上没有受到白蚁的侵蚀，几乎是完好无损，且“纳米氧化锌+预聚体+硼砂”处理后的木材效果最好，抗白蚁等级为9级及以上。比较上述结果可知，本发明保护木材的效果好，市场应用潜力巨大。
表1抗白蚁性能测试结果
根据国标GB/T 13942.1-2009《木材天然耐久性能：第1部分：天然耐腐性实验室试验方法》的检测方法，对实施例3-5中所得的样品以及空白样品进行PPL菌腐朽测试、白IL菌腐朽测试，所得结果如图15-图22所示。从图中可以看到，未处理木材全部被菌丝包裹，木材中的组分被菌丝吸收，腐朽严重，腐朽等级为IV等级即不耐腐等级；处理后的木材表面均无菌丝包裹，木材外观保持完好，无腐朽，腐朽等级为I级即强耐腐等级。本发明保护木材的效果好，市场应用潜力巨大。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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