[发明专利]一种纳米复合木材防腐剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防腐剂技术领域，更具体的说是涉及一种纳米复合木材防腐剂及其制备方法。 

背景技术

木材防腐剂主要包括油类防腐剂、油载防腐剂和水载防腐剂三类，目前使用最为广泛的是水溶性防腐剂。水溶性防腐剂主要有：铜铬砷（CCA）、铜铬硼（CCB）、氟铬酚砷（FCAP）、氨溶砷酸铜（ACA）、酸性铬酸铜阿（ACC）等。水溶性防腐剂价格低、效果好, 近年来，这些防腐剂得到了广泛应用，该类防腐剂是绝大部分建筑用及家庭用材的主要防腐剂，但是在防腐木材使用过程中防腐剂易流失, 且流失的铬、砷、铜等化合物也会对对土壤、水资源和环境造成污染。 

氨溶烷基铜铵（ACQ）是目前市场上销售量较大的水溶性防腐剂之一，该防腐剂避免铬和砷剧毒物对环境的污染，但对于铵盐和铜盐易从木材上流失的问题尚未解决。随着纳米技术的快速发展，纳米抗菌材料是近几年研制开发的一类新型抗菌材料。有文献报道用纳米氧化锌处理的木材有一定的防腐功效，并且纳米材料不易从木材上流失。但是该材料由于没有引入杀菌功能基团，对防止真菌侵蚀木材的能力不是很强。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种纳米复合木材防腐剂及其制备方法，该防腐剂不易从木材上流失，且具有较高的杀菌功效。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：  

一种纳米复合木材防腐剂，其结构示意式为： 

式中： 为纳米SiO₂， 为PEI，    为QPEI，    为Cu²⁺

一种纳米复合木材防腐剂的制备方法，包括以下步骤： 

A、二氧化硅纳米材料的表面改性：将二氧化硅纳米材料分散在醇中，量取适量的γ-氯丙基三乙氧基硅烷，加入反应容器中，搅拌，加热至醇沸点以上，恒温回流反应8~12 h，使氯丙基耦合在二氧化硅纳米材料表面；反应完成后，离心分离，并用醇进洗涤，洗涤后的产物干燥处理，得到氯丙基化的二氧化硅纳米材料，即CP/SiO₂纳米材料；所述二氧化硅纳米材料、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、醇的质量比为：1: (0.5~1): (6~8)，所述二氧化硅纳米材料粒度为90~150nm，所述恒温干燥温度为100~150℃，干燥时间为12~24 h；  

B、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺，聚乙烯亚胺简写为PEI：将氯丙基化的二氧化硅纳米材料分散到水中，加入适量的PEI，将混合液加热，回流反应，反应结束后对反应液离心分离，并洗涤样品，除去残留的PEI，干燥后得到PEI/SiO₂ 纳米材料；所述回流反应条件为：90~100 ℃回流反应10~12 h，所述表面改性的二氧化硅纳米材料、PEI在混合液中的浓度分别为：0.1~0.15 g/g和0.2~0.3 g/g；干燥温度为60~100 ℃，干燥时间为6~12 h； 

C、QPEI/SiO₂纳米材料的合成，QPEI指季铵化的PEI：将制得的PEI/SiO₂纳米材料，加入适量的环氧丙烷，搅拌下冰浴反应6~10 h后升温至环氧丙烷沸点以上，蒸出未反应的环氧丙烷，即得叔胺化的PEI/SiO₂；将适量醇倒入叔胺化的PEI/SiO₂中，加入适量的氯化苄，于50~70 ℃下进行回流反应18~24 h，反应结束后，过滤，用醇洗涤产物，干燥，即得QPEI/SiO₂材料；所述PEI/SiO₂纳米材料与环氧丙烷的质量比为1: (4~6)，所述醇、叔胺化的PEI/SiO_2、、氯化苄的质量比为 (2~3): 1: (1~2)；所述干燥条件为60~100 ℃下干燥24以上；