[发明专利]一种液态硅系炭化防腐木竹的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用液态硅系化合物制备超疏水薄膜的方法，从而形成硅系炭化防腐木竹。

背景技术：

受稻草叶效应的启发，具有超疏水表面的固体材料(材料表面与水的接触角大于150°，并且水滴在表面上有较小的滚动角)引起了广泛的兴趣。超疏水表面由于具有防水、防雾、抗氧化、自清洁等特点，在科学研究和工农业生产以及日常生活中都具有广泛的应用前景。例如可应用于自清洁功能的建筑材料和外墙涂料、自清洁功能的纺织品、液体的无损失输送、防潮包装材料、抑制凝血和血液污染的生物医用材料等。

众所周知，固体表面的润湿性由表面的化学组成和表面粗糙度决定。在光滑表面的接触角最多只能提高到120℃。通过对荷叶等自然界超疏水表面的研究发现，超疏水性质是由低表面能材料和表面粗糙度共同决定的。因此，构建超疏水的表面需要将表面能和表面粗糙度结合才能实现。目前，有很多方法被用来构建具有超疏水表面的固体材料，如江雷等在《Angew.Chem.Int.Ed.》2004，43，4338-4341上报道了利用电纺技术制备类荷叶状的超疏水表面，其接触角为160.4±1.2°；金美花等在《Advanced Materials》2005，17，1977-1981上报道了利用氧化铝为模板制备超疏水聚苯乙烯薄膜；Poncin-Epaillard等在《Surface & CoatingsTechnology》2006，200，5296-5305上报道了利用等离子体技术制备透明的超疏水聚乙烯薄膜，其接触角达到170°；除了以上方法以外，还有溶胶-凝胶法、氟化涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、机械拉伸法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程，难以产业化。因此发明一种简单而又易于产业化的技术制备超疏水表面是非常有必要的，并形成硅系炭化防腐木竹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤：

(1)、将待处理材放入高压罐中；

(2)、称取一定量的液态硅系化合物，或任意比例的硅系混合物，加入到高压罐中直至淹没待处理材，然后将高压罐中压力升到5-100MPa，并保持1-24小时，浸注时的温度为10-70℃；然后卸压到1-0.3Mpa，取出，得到硅系浸注材；

(3)、将硅系浸注材放入炭化炉中，并密封炭化炉、压入惰性气体，迅速升温到200℃-800℃，保持10-180min，然后缓慢降温之80℃以下，取出处理材，处理材表面形成超疏水碳化硅和二氧化硅薄膜，即得到液态硅系炭化防腐木竹。

上述步骤1中所述的待处理材为原竹、竹片、竹纤维、竹质刨花、原木、木片、木纤维或木质刨花。

上述步骤2中所述的液态硅系化合物是指硅油。

上述步骤3中所述的惰性气体是指二氧化碳、氮气、氦气、或它们任意比混合气体。

采用上述技术方案的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法，生产出的液态硅系炭化防腐木竹，形成一层超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜材料，是由直径为1-4μm的由碳化硅和二氧化硅混合组成的微球组成，孔隙直径10nm-10μm，该膜与水的接触角在150-170°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10°。本发明的超疏水二氧化硅和碳化硅薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0-40℃、相对湿度为20％-70％的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。液态硅系炭化防腐木竹无味无毒，具有很好的防腐性，对环境友好，在液体无损失输送、防水防潮等领域有广泛的应用前景。本发明的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。

综上所述，本发明是一种操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备的液态硅系炭化防腐木竹的制备方法。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。

实施例1：

液态硅系炭化防腐木竹的制备方法包括如下步骤：

(1)、将原竹放入高压罐中；