智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法技術(shù)

智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法，屬于超疏水木材領(lǐng)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的方法制備的超疏水木材具有以往超疏水木材所不具備的親疏可逆的特征。超疏水木材因其與水的接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，從而使其具有優(yōu)異的超疏水性能和良好的自清潔性能。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)將木材浸泡于二氧化硅的水溶液中，干燥后在其表面均勻的滴涂甲醇及氯仿混合液溶解的聚己內(nèi)酯，最后真空干燥即可。所得到的木材在橫切面上表現(xiàn)出了智能溫度響應(yīng)性。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，周期短，能耗小，無(wú)需復(fù)雜的專(zhuān)用設(shè)備，所制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材可以在高低溫下轉(zhuǎn)變潤(rùn)濕性可達(dá)數(shù)百次之多，未來(lái)會(huì)有很大的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于木材
；具體涉及智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法。
技術(shù)介紹
木材是一種傳統(tǒng)的材料，在生產(chǎn)生活中有著極其重要的作用。例如在建筑行業(yè)，木材作為優(yōu)良的天然取材，在中國(guó)的古代宮殿建筑中有著不可或缺的地位；在家具行業(yè)，木材作為無(wú)毒無(wú)害，并且有著天然紋理的材料，經(jīng)常出現(xiàn)在一些高檔家具用品中。但是傳統(tǒng)的木材由于其具有明顯的吸濕現(xiàn)象，如果長(zhǎng)時(shí)間放置在濕度較高的環(huán)境中，會(huì)發(fā)生霉變、腐蝕等現(xiàn)象，同時(shí)其尺寸穩(wěn)定性也不能得到保障，這大大的減少了木材的使用壽命。因此，具有超疏水性能的木材的研究具有了重要的意義，而具有智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的研究則是將超疏水木材的應(yīng)用又往前推動(dòng)了一大步。超疏水木材因其與水的接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，從而具有優(yōu)良的疏水性能，這一現(xiàn)象成為了這幾年來(lái)的研究熱點(diǎn)，并且受到人們的熱捧。現(xiàn)有的超疏水木材制備方法一般是在木材中添加無(wú)機(jī)粒子，隨后進(jìn)行蜂蠟處理等，所制備的超疏水木材只具有單一的超疏水性能，并不能滿(mǎn)足日常生活的需求，因此，如何提高超疏水木材的智能響應(yīng)性成為了當(dāng)前的研究人員的研究熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法，從而可以實(shí)現(xiàn)超疏水木材在更多日常生活中的實(shí)際應(yīng)用以及使用。所制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材成本低，在橫切面上具有顯著的智能溫度響應(yīng)性，同時(shí)在宏觀(guān)上木材原有的紋路得到了保留，其次，這種智能溫度響應(yīng)性可逆轉(zhuǎn)變可達(dá)數(shù)百次之多。本專(zhuān)利技術(shù)中智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的：步驟一、將木材依次用去離子水、丙酮和無(wú)水乙醇超聲清洗，在60℃條件下干燥12h到24h；步驟二、稱(chēng)取0.2g粒徑為250nm二氧化硅分散于80～120mL的去離子水中，超聲分散0.5h，隨后將木材浸泡于其中24h，然后置于放于60℃的干燥箱中干燥12h到24h；步驟三、將甲醇與氯仿按1:(2～5)的體積比配制混合溶液，將0.025g的聚己內(nèi)酯溶解于5～10ml混合溶液中，隨后將其均勻的滴涂于經(jīng)步驟二處理后的木材的橫切面上，真空干燥，然后在80℃下繼續(xù)干燥6h，即得到智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材。進(jìn)一步限定，步驟二所述超聲分散的工作頻率為50～60KHz，功率為80％～100％，溫度為25℃～30℃。本專(zhuān)利技術(shù)的方法適用木材可以是楊木、松木、樺木、水曲柳、榆木、白橡、紅橡、柞木、楸木等。本專(zhuān)利技術(shù)制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材具有親疏可逆的特征；在常溫下與水的接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°；當(dāng)溫度升高到60℃以上時(shí)，木材呈現(xiàn)出親水的現(xiàn)象，接觸角為85°。從而使得智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材在常溫下具有良好的自清潔效果，而在高溫下具有對(duì)水滴的黏附性。本專(zhuān)利技術(shù)所采取的方法簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，成本低，通過(guò)涂膜設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的生產(chǎn)，避免了新設(shè)備的研究投入，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。本專(zhuān)利技術(shù)采取了溶液浸泡法以及溶液滴涂法，只需要將木材浸泡于二氧化硅溶液中，干燥后滴涂溶有聚己內(nèi)酯的甲醇、氯仿混合溶液，即可得到智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的制備周期不超過(guò)3天。本專(zhuān)利技術(shù)所使用到的藥品均為市面上可以購(gòu)買(mǎi)到的普通藥品，不含有氟類(lèi)化合物等價(jià)格高昂的藥品，且不易對(duì)環(huán)境造成污染。本專(zhuān)利技術(shù)所使用到的聚己內(nèi)酯用量非常少，但是卻得到了非常顯著的效果，這在整個(gè)制備過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。本專(zhuān)利技術(shù)擴(kuò)大了超疏水木材的使用范圍，本專(zhuān)利技術(shù)制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材不僅可以在常溫下實(shí)現(xiàn)木材的超疏水性，還可以在高溫下實(shí)現(xiàn)木材的親水性，在一些特殊的工業(yè)化應(yīng)用中有著極其重要的使用價(jià)值，擴(kuò)大了超疏水木材的使用范圍，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。本專(zhuān)利技術(shù)方法周期短，能耗小，無(wú)需復(fù)雜的專(zhuān)用設(shè)備，所制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材可以在高低溫下轉(zhuǎn)變潤(rùn)濕性可達(dá)數(shù)百次之多，未來(lái)會(huì)有很大的應(yīng)用前景。在提高木材的應(yīng)用范圍上，有著重要的應(yīng)用前景。同時(shí)，由于木材作為國(guó)家稀缺資源，將其最大化利用迫在眉睫，本專(zhuān)利技術(shù)方法制備的木材可以將木材應(yīng)用到多種不同的領(lǐng)域，如藥物釋放、生物催化等領(lǐng)域，可以擴(kuò)大其使用范圍。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材在常溫下與水的接觸角照片；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)制備的智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材在溫度為60℃下存放兩小時(shí)后與水的接觸角照片；圖3為未處理木材與水的接觸角照片；圖4為智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材分別在常溫以及60℃下存放后的水接觸角變化曲線(xiàn)圖；圖5為未處理木材的橫切面掃描電鏡照片；圖6為智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的橫切面掃描電鏡照片；圖7為二氧化硅粒徑為100nm時(shí)制備的改性木材在常溫下與水的接觸角照片。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的：步驟一、將木材依次用去離子水、丙酮和無(wú)水乙醇超聲清洗，在60℃條件下干燥12h到24h；步驟二、稱(chēng)取0.2g粒徑為250nm二氧化硅分散于100mL的去離子水中，在工作頻率為50KHz，功率為100％，溫度為25℃條件下超聲分散0.5h，隨后將木材浸泡于其中24h，然后置于放于60℃的干燥箱中干燥24h；分散步驟三、將甲醇與氯仿按1:3的體積比配制混合溶液，將0.025g的聚己內(nèi)酯溶解于5ml混合溶液中，隨后將其均勻的滴涂于經(jīng)步驟二處理后的木材的橫切面上，置于真空干燥箱中，25℃下抽真空到-0.8kPa后進(jìn)行干燥24h，然后在80℃下繼續(xù)干燥6h，即得到智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材。步驟二所述二氧化硅的制備方法是通過(guò)下述操作完成的：取90mL無(wú)水乙醇、10mL去離子水以及10mL正硅酸乙酯，將其進(jìn)行磁力攪拌混合30分鐘，隨后滴加5mL的氨水，磁力攪拌2h后靜置12h到24h得到溶膠；然后將溶膠進(jìn)行離心分離，棄去上層清液，將固體部分使用無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，并再次離心，留下固體，清洗過(guò)程重復(fù)3-4次，將得到的固體在60℃下烘干12h，研磨。在常溫下與水的接觸角大于150°(見(jiàn)圖1)，滾動(dòng)角小于10°；當(dāng)溫度升高到60℃時(shí)，木材呈現(xiàn)出親水的現(xiàn)象，接觸角為85°(見(jiàn)圖2)。如圖4所示，在常溫與高溫下反復(fù)試驗(yàn)10次，水接觸角均表明潤(rùn)濕性能發(fā)生了巨大變化，在超疏水和超親水性能之間進(jìn)行了可調(diào)性轉(zhuǎn)換。采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證專(zhuān)利技術(shù)效果：1、不同粒徑二氧化硅對(duì)接觸角的影響僅步驟二采用的二氧化硅溶質(zhì)粒徑不同，其他反應(yīng)條件和參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同，結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1表1:不同粒徑二氧化硅對(duì)接觸角的影響粒徑(nm)100150200250300350常溫下與水的接觸角98°82°102.5°155.5°111°71°由表1可知，使用250nm二氧化硅制備得到的超疏水-親水可逆智能轉(zhuǎn)變棉織物具有超疏水性能。2、采用不同溶劑分散二氧化硅對(duì)接觸角的影響僅步驟二采用的溶劑不同，其他反應(yīng)條件和參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同表2:用不同試劑溶解(或分散)二氧化硅對(duì)接觸角的影響溶劑水四氫呋喃乙醇常溫下與水的接觸角155.5°92°128.5°由表2可知，采用水分散二氧化硅，制備得到的超疏水-親水可逆智能轉(zhuǎn)變棉織物具有超疏水性能。3、不同聚己內(nèi)酯用量對(duì)接觸角的影響僅僅在于聚己內(nèi)酯的用量不同，其它反本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
智能溫度響應(yīng)性超疏水?親水木材的制備方法，其特征在于智能溫度響應(yīng)性超疏水?親水木材的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的：步驟一、將木材依次用去離子水、丙酮和無(wú)水乙醇超聲清洗，在60℃條件下干燥12h到24h；步驟二、稱(chēng)取0.2g粒徑為250nm二氧化硅分散于80～120mL的去離子水中，超聲分散0.5h，隨后將木材浸泡于其中24h，然后置于放于60℃的干燥箱中干燥12h到24h；步驟三、將甲醇與氯仿按1:(2～5)的體積比配制混合溶液，將0.025g的聚己內(nèi)酯溶解于5～10ml混合溶液中，隨后將其均勻的滴涂于經(jīng)步驟二處理后的木材的橫切面上，真空干燥，然后在80℃下繼續(xù)干燥6h，即得到智能溫度響應(yīng)性超疏水?親水木材。

【技術(shù)特征摘要】
1.智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法，其特征在于智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的：步驟一、將楊木依次用去離子水、丙酮和無(wú)水乙醇超聲清洗，在60℃條件下干燥12h到24h；步驟二、稱(chēng)取0.2g粒徑為250nm二氧化硅分散于80~120mL的去離子水中，超聲分散0.5h，隨后將楊木浸泡于其中24h，然后置于60℃的干燥箱中干燥12h到24h；步驟三、將甲醇與氯仿按1:（2~5）的體積比配制混合溶液，將0.025g的聚己內(nèi)酯溶解于5ml混合溶液中，隨后將其均勻的滴涂于經(jīng)步驟二處理后的楊木的橫切面上，真空干燥，然后在80℃下繼續(xù)干燥6h，即得到智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材。2.根據(jù)權(quán)利要求1智能溫度響應(yīng)性超疏水-親水木材的制備方法，其特征在于所述二氧化硅的制備方法是通過(guò)下述操作完成的：取9...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王成毓，高正鑫，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東北林業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23