一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法
【专利摘要】一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，本发明涉及材料表面润湿性转换的制备方法。本发明要解决木材表面润湿性存在不能实现亲疏水可逆转换，不能对外界环境条件的变化作出应答的问题。方法：配置混合液并调节pH，将木材放置于混合液中反应，然后清洗干燥，即得到表面具有不同润湿性的木材。本发明制备的木材表面润湿性对所处溶液的酸碱度具有响应性，能够有效地实现亲疏水可逆转换，形成智能“开关”，使得木材可对外界环境条件的变化作出应答，具有自清洁功能。本发明用于一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法。
【专利说明】一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料表面润湿性转换的制备方法。
【背景技术】
[0002]木材是一种天然的可再生能源，其易加工性、强重比高、热绝缘性、可再生性等优良特性，从而广泛地应用于人们生活的各个领域。但木材同时具有其固有的缺陷，如易吸湿变形、易发霉、易被腐蚀和虫蛀、易光变色等，限制了它的应用范围。为了延长其使用寿命，扩大其使用范围，对木材进行仿生功能性改良。纳米科学与技术是科技发展的一个新领域。纳米材料具有量子效应、小尺寸效应、表面效应和分形集聚特性等，表现出许多特有的性质，可以用于光电磁敏感和催化等领域。其中，纳米二氧化钛无毒，性能稳定，热稳定性高，具有抗化学和光腐蚀、光催化活性高等特点，是当前纳米材料科学研究的重点和热点。近年来，众多学者对二氧化钛表面的润湿性转换开展大量的研究，并发现其具有光响应、热响应、pH响应等智能性，已广泛用于防雾、自清洁玻璃、纺织品等领域。
[0003]但现有木材表面润湿性存在不能实现亲疏水可逆转换，不能对外界环境条件的变化作出应答的问题。
【发明内容】
[0004]本发明是要解决现有木材表面润湿性存在不能实现亲疏水可逆转换，不能对外界环境条件的变化作出应答的问题，而提供了一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法。
[0005]一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0006]一、在室温及功率为5W?100W下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%?20%的盐酸溶液调节pH至I?7或滴加质量百分数为1%?20%的氢氧化钠水溶液调节pH至7?14，得到调节pH后的混合液；
[0007]所述的混合液中硼酸的浓度为lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为 lmol/L ?10mol/L ；
[0008]二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节PH后的混合液中，并在温度为70°C?150°C下反应Ih?24h，得到反应后的木材；
[0009]三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为40°C?80°C下干燥8h?24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
[0010]本发明的有益效果是:本发明制备的木材表面润湿性对所处溶液的酸碱度具有响应性，能够有效地实现亲疏水可逆转换，形成智能“开关”，使得木材可对外界环境条件的变化作出应答，具有自清洁功能。
[0011 ] 本发明用于一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是实施例一所制备的pH为I的TiO2/木材结构的接触角测试图；
[0013]图2是实施例二所制备的pH为13的TiO2/木材结构的接触角测试图；
[0014]图3是实施例三所制备的pH为2的TiO2/木材结构的接触角测试图；
[0015]图4是实施例四所制备的pH为14的TiO2/木材结构的接触角测试图。
【具体实施方式】
[0016]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0017]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0018]一、在室温及功率为5W?100W下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%?20%的盐酸溶液调节pH至I?7或滴加质量百分数为1%?20%的氢氧化钠水溶液调节pH至7?14，得到调节pH后的混合液；
[0019]所述的混合液中硼酸的浓度为lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为 lmol/L ?10mol/L ；
[0020]二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节PH后的混合液中，并在温度为70°C?150°C下反应Ih?24h，得到反应后的木材；
[0021]三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为40°C?80°C下干燥8h?24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
[0022]本实施方式的有益效果是:本实施方式制备的木材表面润湿性对所处溶液的酸碱度具有响应性，能够有效地实现亲疏水可逆转换，形成智能“开关”，使得木材可对外界环境条件的变化作出应答，具有自清洁功能。
[0023]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的混合液中硼酸的浓度为lmol/L?9mol/L。其它与【具体实施方式】一相同。
[0024]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是:步骤一中所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为lmol/L?9mol/L。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0025]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中所述的木材为针叶材或阔叶材。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0026]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节PH后的混合液中，并在温度为80°C下反应6h，得到反应后的木材。其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0027]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节PH后的混合液中，并在温度为100°C下反应8h，得到反应后的木材。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0028]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤三中用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为60°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。其它与【具体实施方式】一至六相同。
[0029]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤三中用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为80°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。其它与【具体实施方式】一至七相同。
[0030]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0031]实施例一:
[0032]本实施例所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0033]一、在室温及功率为30W下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%的盐酸溶液调节pH至I，得到调节pH后的混合液；
[0034]所述的混合液中硼酸的浓度为1.2mol/L;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为
0.4mol/L ；
[0035]二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为80°C下反应6h,得到反应后的木材；
[0036]三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为60°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
[0037]步骤二中所述的木材为杨木。
[0038]如图1实施例一所制备的pH为I的TiO2/木材结构的接触角测试图所示，本实施例通过接触角测试，测得所制备的PH为I的TiO2/木材结构的接触角为10.5°。
[0039]实施例二:
[0040]本实施例所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0041]一、在室温及功率为100W下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%的氢氧化钠水溶液调节pH至13，得到调节pH后的混合液；
[0042]所述的混合液中硼酸的浓度为0.3mol/L ;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为
0.lmol/L ；
[0043]二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为80°C下反应6h,得到反应后的木材；
[0044]三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为60°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
[0045]步骤二中所述的木材为杨木。
[0046]如图2实施例二所制备的pH为13的TiO2/木材结构的接触角测试图所示，本实施例通过接触角测试，测得所制备的PH为13的TiO2/木材结构的接触角为114.5°。
[0047]实施例三:
[0048]本实施例所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:[0049]一、在室温及功率为80W下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%的盐酸溶液调节PH至2，得到调节pH后的混合液；
[0050]所述的混合液中硼酸的浓度为0.9mol/L;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为0.3mol/L ；
[0051]二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为100°C下反应8h,得到反应后的木材；
[0052]三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为80°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
[0053]步骤二中所述的木材为杨木。
[0054]如图3实施例三所制备的pH为2的TiO2/木材结构的接触角测试图所示，本实施例通过接触角测试，测得所制备的PH为2的TiO2/木材结构的接触角为30.4°。
[0055]实施例四:
[0056]本实施例所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0057]一、在室温及功率为60W下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌30min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%的氢氧化钠水溶液调节pH至14，得到调节pH后的混合液；
[0058]所述的混合液中硼酸的浓度为1.5mol/L;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为0.5mol/L ；
[0059]二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为100°C下反应8h,得到反应后的木材；
[0060]三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为80°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
[0061]步骤二中所述的木材为杨木。
[0062]如图4实施例四所制备的pH为14的TiO2/木材结构的接触角测试图所示，本实施例通过接触角测试，测得所制备的PH为14的TiO2/木材结构的接触角为132.7°。
[0063]由实施例一至实施例四可知，制备的木材表面润湿性对所处溶液的酸碱度具有响应性，能够有效地实现亲疏水可逆转换，形成智能“开关”，使得木材可对外界环境条件的变化作出应答，具有自清洁功能。
【权利要求】
1.一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法是按照以下步骤进行的: 一、在室温及功率为5W?IOOW下，将硼酸、氟钛酸铵和蒸馏水混合，并磁力搅拌25min?35min，得到混合液，再向混合液中滴加质量百分数为1%?20%的盐酸溶液调节pH至I?7或滴加质量百分数为1%?20%的氢氧化钠水溶液调节pH至7?14，得到调节pH后的混合液； 所述的混合液中硼酸的浓度为lmol/L?lOmol/L ;所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为lmol/L ?10mol/L ； 二、将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为70°C?150°C下反应Ih?24h，得到反应后的木材； 三、用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为40°C?80°C下干燥8h?24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
2.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合液中硼酸的浓度为lmol/L?9mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合液中氟钛酸铵的浓度为lmol/L?9mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤二中所述的木材为针叶材或阔叶材。
5.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤二中将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节PH后的混合液中，并在温度为80°C下反应6h，得到反应后的木材。
6.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤二中将木材清洗并烘干，得到清洗烘干后的木材，然后将清洗烘干后的木材放置在调节pH后的混合液中，并在温度为100°C下反应8h,得到反应后的木材。
7.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤三中用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为60°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
8.根据权利要求1所述的一种对环境响应的木材表面润湿性转换的制备方法，其特征在于步骤三中用去离子水清洗反应后的木材，并在温度为80°C下干燥24h，即得到表面具有不同润湿性的木材。
【文档编号】B27K1/00GK103831877SQ201410127424
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】李坚, 高丽坤, 卢芸, 孙庆丰, 甘文涛, 万才超 申请人:东北林业大学