一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂及其制备方法和应用，属于木材改性技术领域。包括以下步骤：将醚类聚合物与水混合，得到基体溶剂；将所述基体溶剂与溶胶混合进行杂化反应，得到所述醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂，所述溶胶为中性硅溶胶或硅铝溶胶。本发明专利技术中，JFC是一种纺织领域用的渗透剂，具有优异的渗透性能，当与溶胶中的纳米粒子发生杂化反应后，能很好的将纳米粒子带入木材，且分布均匀，醚类聚合物的固化将纳米粒子很好的固着在木材中，固着性能提高，纳米粒子进入木材填充了空隙，进而改善木材物理力学性能；同时，纳米粒子属于无机物，本身就具有优异的阻燃防腐性能，使木材表现出相应的阻燃防腐性能。使木材表现出相应的阻燃防腐性能。使木材表现出相应的阻燃防腐性能。

【技术实现步骤摘要】
一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及木材改性
，尤其涉及一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]木材是一种可再生、可持续、可生物降解的环境友好型材料，广泛应用于家具、建筑、能源、新材料等领域。作为一种天然高分子生物质复合材料，人工林速生木材已成为主要的用材资源，但当载荷、水、热、光、微生物等多种因素协同作用时，存在易燃易腐、耐候性差、尺寸稳定性低等问题。迫切需要寻求物理、化学或生物方法，在细胞或分子水平上开展定向修饰，实现木材提质和高值化利用。化学改性已被认为是一种提升木材耐腐、阻燃、力学强度、耐老化、颜色与尺寸稳定等性能的有效策略，对人工林速生木材资源高效利用具有重要意义。
[0003]木材的层次结构、多孔结构和大分子结构为其改性和加工成为结构、功能和多功能材料提供了机会。化学改性主要是利用木材的典型多孔分级结构，改性剂通过孔隙进入木材内部，对木材进行填充或反应，可实现多维度反应、一剂多效的目的。化学改性中有机改性包括采用乙酰化、氮羟甲基化合物、热固性树脂、环氧树脂及糠醇等处理，逐渐成为木材功能性改良领域的重要方向。然而，这些化学改性过程常会使用到有毒、有刺激性气味的改性剂或溶剂，并且会在改性后缓慢释放到环境中，对环境和人体造成损害。无机改性包括硅酸盐、纳米颗粒等改性，但存在很多无机填充物都有难以浸渍和易发生流失与吸湿等问题；同时，改性材脆性较大、韧性较低，限制了该材料的广泛应用。同时，还存在改性剂在处理材中分布均匀性差、改性剂与木材组分结合力弱等严重制约人工林速生木材高质高效利用的共性基础问题，制约和影响着终端材料与产品的制造工艺、生产水平和目标性能。
[0004]因此，开发浸渍渗透性好、固着性能优异的化学改性剂是本领域的主要研究方向。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂及其制备方法和应用。本专利技术制得的改性剂更容易进入木材、分布更均匀，且改性剂在处理材中的固着性能显著改善。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将醚类聚合物与水混合，得到基体溶剂；
[0009]将所述基体溶剂与溶胶混合进行杂化反应，得到所述醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂，所述溶胶为中性硅溶胶或硅铝溶胶。
[0010]优选地，所述醚类聚合物与水的质量比为1:2～8。
[0011]优选地，所述中性硅溶胶的固含量为30
±
1％。
[0012]优选地，当所述溶胶为中性硅溶胶时，以固含量计，所述基体溶剂与溶胶混合所得
体系中中性硅溶胶的质量分数为1～9％。
[0013]优选地，所述体系中中性硅溶胶的质量分数为3～7％。
[0014]优选地，所述硅铝溶胶的固含量为≥30％。
[0015]优选地，当所述溶胶为硅铝溶胶时，以固含量计，所述基体溶剂与溶胶混合所得体系中硅铝溶胶的质量分数为3～15％。
[0016]优选地，所述体系中硅铝溶胶的质量分数为6～12％。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述的醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂在改性木竹材中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂的制备方法，包括以下步骤：将醚类聚合物与水混合，得到基体溶剂；将所述基体溶剂与溶胶混合进行杂化反应，得到所述醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂，所述溶胶为中性硅溶胶或硅铝溶胶。
[0020]本专利技术制得的改性剂是一种有机无机杂化材料，是介于无机材料和有机材料之间的一个新兴材料，其中，醚类聚合物(JFC)是一种纺织领域用的渗透剂，具有优异的渗透性能，当与溶胶中的纳米粒子发生杂化反应后，能很好的将纳米粒子带入木材，且分布均匀，醚类聚合物的固化将纳米粒子很好的固着在木材中，固着性能提高，纳米粒子进入木材填充了空隙，进而改善木材物理力学性能；同时，纳米粒子属于无机物，本身就具有优异的阻燃防腐性能，使木材表现出相应的阻燃防腐性能。
附图说明
[0021]图1为JFC、Si
‑
Al以及不同的改性剂的实物图(a)以及TEM图，其中(b)为JFC的TEM图，(c)为硅铝溶胶的TEM图，(d)为JSA6的TEM图；
[0022]图2中(a)为JFC、JSA
‑
6％和硅铝溶胶的FT
‑
IR谱图，(b)为JSA
‑
6％的光谱的C1s拟合曲线，(c)为JSA
‑
6％的XPS光谱图，(d)为JSA
‑
6％的XPS光谱相对应的O1s拟合曲线；
[0023]图3为空白对照(C)、JFC、不同浓度JSA处理木材的XPS谱图；
[0024]图4为空白对照(C)、JFC、JSA
‑
6％处理木材的不同放大倍数以及不同位置的TEM图，其中(a1)和(a2)为空白对照处理木材的不同放大倍数的TEM图，(b1)和(b2)为JFC处理木材的不同放大倍数的TEM图，(c1)和(c2)为JSA
‑
6％处理木材的不同位置的TEM图；
[0025]图5为改性木材的阻燃性能测试曲线，其中(a)为热释放速率曲线，(b)为THR总热释放量曲线，(c)为SPR烟释放速率曲线，(d)为TSP总烟释放量曲线；
[0026]图6为改性木材的抗流失性能测试曲线，其中(a)为Si的抗流失性能曲线，(b)为Al的抗流失性能曲线；
[0027]图7为JFC、中性硅溶胶以及中性硅溶胶的质量分数为7％的改性体系JZS的TEM图以及SEM图，其中(a)为JFC的SEM图，(d)为JFC的TEM图，(b)为中性硅溶胶的SEM图，(e)为中性硅溶胶的TEM图，(c)为中性硅溶胶的质量分数为7％的改性体系的SEM图，(f)为中性硅溶胶的质量分数为7％的改性体系的TEM图；
[0028]图8为JZS杂化材料的浓度与木材的弯曲强度和弯曲弹性模量柱状图、木材密度柱状图以及吸水性曲线，其中(a)为JZS杂化材料的浓度与木材的弯曲强度柱状图，(b)为JZS
杂化材料的浓度与木材的弯曲弹性模量柱状图，(c)为JZS杂化材料的浓度与木材密度柱状图，(d)为JZS杂化材料的浓度与木材吸水性曲线；
[0029]图9为JZS杂化材料的浓度与木材的热重曲线；
[0030]图10为JZS杂化材料的浓度与木材的热释放速率(HRR)曲线。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]将醚类聚合物与水混合，得到基体溶剂；
[0033]将所述基体溶剂与溶胶混合进行杂化反应，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将醚类聚合物与水混合，得到基体溶剂；将所述基体溶剂与溶胶混合进行杂化反应，得到所述醚类聚合物杂化纳米粒子改性剂，所述溶胶为中性硅溶胶或硅铝溶胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醚类聚合物与水的质量比为1:2～8。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中性硅溶胶的固含量为30
±
1％。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述溶胶为中性硅溶胶时，以固含量计，所述基体溶剂与溶胶混合所得体系中中性硅溶胶的质量分数为1～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨守禄，刘竹，王忠伟，吴义强，卿彦，姬宁，李丹，何建林，裴学喜，姚连书，李迅，
申请(专利权)人：贵州省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：