[发明专利]一种木材防水剂、其制备方法及利用防水剂制备防水木材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅油乳液木材防水剂及其制备方法，及其在防水处理材上的应用。

背景技术

木材是一种天然生物材料，具有纹理美观、强重比高、可加工性强等优点。随着人们生活水平的提高以及对低碳生活的追求，天然可再生材料的使用越来越受到欢迎，在营建公园及住宅小区时越来越多地将木材作为一种主要的户外景观用材，如亭台、栈道、栏杆等。与其它材料相比，木材在制造时所需的能源少，释放出碳的量低，是一种生态环境材料。

木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木素，含有大量吸湿性的羟基。因此，木材很容易受水分的影响而出现干缩湿胀、变形开裂等问题，在一定程度上限制了木材的使用价值和应用范围。暴露于室外环境的木材及木制品，由于受雨水淋溶、潮湿环境等气候因子的作用，其表面性状和品质会发生劣化。如果木材表面具备了类似“荷叶效应”的疏水特性，在外界雨水冲刷木材时，并不能润湿木材，水滴或水流在接触木材表面时，由于重力作用很快地从木材表面滑落而离开木材，而且防水水处理木材表面的疏水性也有效地防止木材发生干缩湿涨的变形，提高了木材的稳定性，延长了木材的使用寿命。据报道，将具有荷叶效应的木材用于室外，具有良好的耐久性和防腐蚀能力。

近年来，“荷叶效应”超疏水表面仿生技术防水剂及其处理技术在涂料、纺织、金属材料表面加工等行业已经有了较为广泛的应用。在我国，一些从事木材科学研究的专家学者也针对这一技术申请了CN104441091A(吴义强)、CN104441127A(吴义强)、CN104493930A(王成毓)、CN104802249A(王成毓)等一系列专利。本发明选用材料成本较低，处理工艺简单，具有很广泛的行业发展潜力，有着广泛的可开拓市场，具有较高的经济附加值，可以实现木质材料的高效利用。

目前，木材超疏水材料制备技术也存在一些的问题：(1)制备处理方法需要较高成本的设备，如等离子技术处理木材表面或采用3D打印技术来构造木材表面的微纳米结构；(2)木材超疏水防水剂在制备或处理木材时，需要使用丙酮、乙醇、氯仿等含有毒性的有机溶剂；(3)部分木材超疏水防水剂不能与木材反应形成化学键或不能牢固固着在木材上，易于从木材表面或木材中流失而造成超疏性的减弱。

发明内容

本发明的目的是针对现有木材防水剂中存在的技术问题提供一种木材防水剂、其制备方法和利用该防水剂处理木材的方法。本发明的木材防水剂稳定性高，平均粒径范围窄，颗粒均匀，离心稳定性、贮存稳定性高，乳液不分层，无破乳现象，而且可与水以任意比例混合均匀；利用本发明的防水剂处理材的防水性能好，尺寸稳定性高，显著降低了木材的吸湿性，处理后木材表面与水的接触角大于140-150。

为了实现本发明目的，本发明一方面提供一种木材防水剂的制备方法，包括：首先制备包括羟基硅油、含氢硅油、表面活性剂、纳米二氧化硅、微米二氧化硅和水的硅油乳液原液；接着将硅油乳液原液稀释成硅油乳液；然后加入催化剂，溶解混合均匀，即得。

其中，所述硅油乳液原液中原料羟基硅油、含氢硅油、表面活性剂、纳米二氧化硅、微米二氧化硅和水的重量份配比如下：

特别是，所述硅油乳液原液中原料羟基硅油、含氢硅油、表面活性剂、纳米二氧化硅、微米二氧化硅和水的重量份配比优选如下：

尤其是，所述硅油乳液原液中原料羟基硅油、含氢硅油、表面活性剂、纳米二氧化硅、微米二氧化硅和水的重量份配比优选如下：

特别是，所述硅油乳液原液中原料羟基硅油、含氢硅油、表面活性剂、纳米二氧化硅、微米二氧化硅和水的重量份配比优选如下：

特别是，所述羟基硅油选自羟基含量4％-8％的羟基硅油；所述含氢硅油选自含氢量1.0％-1.6％的甲基含氢硅油；所述表面活性剂选择阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂；所述纳米二氧化硅为平均粒径为16-50nm气相二氧化硅；所述微米二氧化硅的粒径为1300-6000目。

尤其是，所述阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠等；所述非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、聚山梨酸酯等；所述纳米二氧化硅选择平均粒径为16-50纳米气相二氧化硅。