一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺的制作方法

本发明涉及木材复合改性制备，具体为一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺。

背景技术：

1、木材是一种天然的绿色材料，在自然界中拥有巨大的储存量。作为广泛应用于室内室外的建筑材料，木材拥有许多优越的性能，如密度低、强重比大、美丽的纹路、加工能耗少以及优良的环境协调性。然而，在世界优质木材资源供给减少和我国天然林全面禁伐的新形势下，实木加工常用的木材资源将受到严重制约，人工速生林木材将成为我国木材工业的主要原料，虽然我国拥有世界面积最大的人工林，但人工林木材材质软、强度低、密度小、纹理颜色不美观，在环境中易变形开裂和菌腐虫害，这些缺陷在一定程度上限制了人工速生材的使用价值和应用范围。

2、现有技术中，已经推出不少用于处理木材的方法，例如：

3、木材的乙酰化改性，其原理是利用乙酰化试剂与木材羟基发生酯化反应，而木材吸水就是因为细胞壁聚合物羟基与水分子之间容易形成氢键，所以乙酰化处理过的木材具有良好的尺寸稳定性和耐腐性等优点，但是乙酰化改性木材的劣势也非常明显，即反应过程中会产生副产物乙酸，还有一些未反应的醋酐，纤维素、半纤维素在酸性条件下容易讲解，会进一步造成木材强度的下降。

4、利用糖醛型脲醛树脂为表层材料处理剂的木材表面强化改性，该法能提高速生材的表面硬度和耐磨性，但是糖醛型脲醛树脂作为改性剂，用脲醛树脂生产的板材在制造和使用过程中存在甲醛释放问题，严重影响了人的健康，该方法不符合环境友好的要求。

5、利用硅氧烷前驱体处理木材细胞壁，使木材的热稳定性、尺寸稳定性得到改善，但这种方法操作过程复杂，且无法同步显著提高木材防腐、防水、阻燃和耐候等性能。

6、利用蜂蜡处理木材赋予木材疏水性，但蜂蜡热稳定性差、疏水效力不能持久；且对木材阻燃、防腐和耐候等性能几乎无有益改善。

7、基于上述现有技术方法缺陷，本发明提供一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，以解决传统改性剂制备工艺复杂化、产品功能单一化、改性试剂环境不友好等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，通过氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂对木材进行改性，从而降低木材吸水性，提升木材尺寸稳定性和表面硬度，从而有效解决传统改性剂制备工艺复杂化、产品功能单一化、改性试剂环境不友好等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，包括以下步骤：

4、步骤一，材料准备，准备氧化石墨烯分散液、中性硅溶胶溶液、去离子水；

5、步骤二，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂制备，将准备的氧化石墨烯分散液、中性硅溶胶溶液加入同一容器内进行第一次搅拌混合，然后加入去离子水进行第二次搅拌混合，获得氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂；

6、步骤三，真空-加压浸渍处理，包括以下过程：

7、过程一，木材预处理，将木材放入真空加压浸渍设备中抽真空；

8、过程二，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂加注，将氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂注入真空加压浸渍设备中，并且解除真空度；

9、过程三，加压处理，使用脉冲式加压泵继续对真空加压浸渍设备进行加压处理，使氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂可以充分地浸入到木材组织结构内部；

10、步骤四，木材干燥，将木材取出真空加压浸渍设备，干燥至恒重，获得氧化石墨烯-二氧化硅改性木材；

11、步骤五，性能测试，对制备的氧化石墨烯-二氧化硅改性木材进行性能测试；

12、步骤六，存储，对性能测试合格的氧化石墨烯-二氧化硅改性木材进行存储。

13、优选的，步骤一，材料准备中，氧化石墨烯分散液的重量比为0.25wt％，中性硅溶胶溶液的重量比为30wt％。

14、优选的，步骤二，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂制备中，氧化石墨烯分散液的混合占比为10％，中性硅溶胶溶液的混合占比为5％～20％，去离子水的混合占比为70％～85％。

15、优选的，步骤二，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂制备中，第一次搅拌混合的搅拌速度控制在200～250r/min，搅拌时间20～30min，第二次搅拌混合的搅拌速度控制在100～200r/min，搅拌时间40～60min。

16、优选的，步骤三，真空-加压浸渍处理的过程一木材预处理中，真空加压浸渍设备的真空度为-0.1mpa，保持30min。

17、优选的，步骤三，真空-加压浸渍处理的过程三加压处理中，真空加压浸渍设备真空度为2.5mpa，时间为2.5h。

18、优选的，步骤四，木材干燥中，木材取出后首先放在室温下气干干燥48h，然后放入103±2℃的烘箱内进行干燥处理至恒重。

19、优选的，步骤五，性能测试中，对氧化石墨烯-二氧化硅改性木材的测试指标包括：

20、水平燃烧(级):hb级；

21、极限氧指数(loi):≥25.0％；

22、抗胀缩率:≥85％；

23、抗弯强度:≥50mpa。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

25、本发明使用硅溶胶浸注预处理改善炭化木性能的方法，减少了炭化木的质量损失率，降低了平衡含水率，提高了尺寸稳定性和防白蚁性。

26、本发明研发一种复合改性剂对木材进行改性，从而降低木材吸水性，提升木材尺寸稳定性和表面硬度，从而有效解决传统改性剂制备工艺复杂化、产品功能单一化、改性试剂环境不友好等问题。

27、本发明通过复配溶液进行真空-加压浸渍处理，提高了木材的尺寸稳定性、表面硬度以及阻燃性，延长了家具的使用寿命，减少木材的损失，提高了木材本身的价值，可广泛应用于高档家具制造、高档家庭装修等。

28、本发明经氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂制得的改性木，吸湿基团减少，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂堵塞了木材内部的管道和孔隙，降低了木材基质被菌类虫类识别的发生,提升了木材的防腐性能。

29、本发明木材无需进行预干燥，可直接对生材或气干材进行浸注预先处理，简化了制备工艺，降低了生产成本。

30、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤一，材料准备中，氧化石墨烯分散液的重量比为0.25wt％，中性硅溶胶溶液的重量比为30wt％。

3.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤二，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂制备中，氧化石墨烯分散液的混合占比为10％，中性硅溶胶溶液的混合占比为5％～20％，去离子水的混合占比为70％～85％。

4.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤二，氧化石墨烯-二氧化硅复合改性剂制备中，第一次搅拌混合的搅拌速度控制在200～250r/min，搅拌时间20～30min，第二次搅拌混合的搅拌速度控制在100～200r/min，搅拌时间40～60min。

5.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤三，真空-加压浸渍处理的过程一木材预处理中，真空加压浸渍设备的真空度为-0.1mpa，保持30min。

6.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤三，真空-加压浸渍处理的过程三加压处理中，真空加压浸渍设备真空度为2.5mpa，时间为2.5h。

7.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤四，木材干燥中，木材取出后首先放在室温下气干干燥48h，然后放入103±2℃的烘箱内进行干燥处理至恒重。

8.根据权利要求1所述的一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，其特征在于：步骤五，性能测试中，对氧化石墨烯-二氧化硅改性木材的测试指标包括：

技术总结本发明公开了一种基于氧化石墨烯二氧化硅的木材复合改性工艺，包括以下步骤：材料准备，准备氧化石墨烯分散液、中性硅溶胶溶液、去离子水；氧化石墨烯‑二氧化硅复合改性剂制备，将准备的氧化石墨烯分散液、中性硅溶胶溶液加入同一容器内进行第一次搅拌混合，然后加入去离子水进行第二次搅拌混合，获得氧化石墨烯‑二氧化硅复合改性剂；真空‑加压浸渍处理；木材干燥，将木材取出真空加压浸渍设备，干燥至恒重；性能测试；存储。本发明通过氧化石墨烯‑二氧化硅复合改性剂对木材进行改性，从而降低木材吸水性，提升木材尺寸稳定性和表面硬度，从而有效解决传统改性剂制备工艺复杂化、产品功能单一化、改性试剂环境不友好等问题。技术研发人员：沈杨,田鑫鑫,张玲云,孙雪峰,朱松建,李立辉受保护的技术使用者：亚振家居股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/31