阅读说明：本技术 一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用 (Preparation method and application of simulated mussel self-mineralization on surface of wood-based material ) 是由 沈华杰 杨玉山 周晓剑 邱坚 唐艺秦 于 2019-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用。本发明要解决的技术问题是纳米CaCO<Sub>3</Sub>颗粒通过低温水热法生长于木质基材料的表面,形成致密的保护层,有效的保护木质基材料。本发明方法简单,温度温和易控制,成本低,易制得,可广泛用于工业化。(The invention relates to a preparation method and application of simulated mussel self-mineralization on the surface of a wood-based material. The technical problem to be solved by the invention is nano CaCO 3 The particles grow on the surface of the wood-based material through a low-temperature hydrothermal method to form a compact protective layer, so that the wood-based material is effectively protected. The method is simple, has mild and easily controlled temperature, low cost and easy preparation, and can be widely used for industrialization.)

一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用

技术领域

本发明属于木材界改性领域，具体涉及一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用。

背景技术

碳酸钙是地球上最常见和分布最广泛的矿物之一，存在于石灰石和生物矿物中。从大自然给与的启发，向自然学习、模仿自然界的结构与功能，构筑类似甚至是超越自然生物纳米-微纳米结构在实现新型仿生新材料结构和功能完整性方面发挥着重要作用。因此，对碳酸钙晶体生长的基本理解不仅与无机化学、地球化学和生物矿化有关，而且还适用于化学工业、清洁、水处理和生物技术加工等领域的广泛应用。它作为水泥、纸涂料、医药等的原料，具有无毒、廉价、丰富等优点，在工业上得到了广泛的应用。

由于木材分明的层次结构、鲜明的分级结构、精细的多孔结构，以及低密度、高弹性、开再生等优良性能，为木材仿生奠定广阔基础。同时，木材-无机杂化材料的潜在机械、热、光学、磁和生物应用已引起人们的广泛关注。但目前国内外对其制作方法和操作过程过于复杂，为了满足实际生活对木材的需求，需要对木材进行修饰，将纳米CaCO₃的优点与木材有效的结合在一起，提高了木材的原有性能，同时赋予木材具有特殊的超疏水性能，扩大了应用范围、延长了木材的使用寿命，使得木材从更高的技术层次上为人类文明进步服务。

发明内容

针对现有的技术中存在的问题，本发明提供了一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，可以实现木材的特殊性能，具体操作简单、原料来源广泛、可持续发展。

本发明提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，其特征在于：具体包括几个步骤：

（1）将表明洁净的木材试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。

进一步的，上述步骤（2）中的一定温度下搅拌适当试件为60°C~70°C搅拌0.5h~1h，得到的试样用去离子水清洗干净，放入50°C烘箱中干燥24h。

步骤（3）中的Na¹⁺、S^2-、K¹⁺、Cl^1-、Ca²⁺、Mg²⁺离子进行混合，具体为NaCl、NaHCO₃、NaSO₄、的KCl、CaCl₂、MgCl2·6H₂O，调节后的混合溶液pH为8~9。

步骤（5）中的低温水热处理的木材在50°C~80°C条件下水热1~24h，之后收集样品，干燥条件为60°C~70°C干燥12~24h。

本发明具有的优点在于：

1.本发明提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，制备的木质基材料表面形成了致密的纳米结构，有效的保护了木材，使木材具有超疏水性，为木材界面与界面技术提供了有利的理论依据；

2.本发明提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，制备的木质基材料表面表面纳米结构强度高，耐老化，使用寿命长；

3.本发明无需复杂的、精密的制备设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1：本发明提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用流程图；

图2：采用本发明中水热制备的仿贻贝自矿化的木材表面SEM图。

图3：采用本发明中水热制备的仿贻贝自矿化的竹材表面SEM图。

图4：采用本发明中水热制备的仿贻贝自矿化的棉秆表面SEM图。

图5：采用本发明中水热制备的仿贻贝自矿化的玉米秆表面SEM图。

图6：采用本发明中水热制备的仿贻贝自矿化的芦苇秆表面SEM图。

图7：采用本发明中水热制备的仿贻贝自矿化的藤条表面SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例来具体地说明本发明的一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用。

本发明提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括几个步骤：

（1）将表明洁净的木材试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将CaCl₂溶液迅速倒入（1）中进行CaCO₃成核；

（3）将去离子水、NaCl、NaHCO₃、Na₂SO₄、KCl、CaCl₂、MgCl₂·6H₂O混合来模拟海水，pH为8.1；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中水热处理，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。

本发明提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，可广泛应用于木材界面技术领域。

实施例1：

本实施例提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括以下几个步骤：

（1）将表明洁净的木材试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理1h，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。得到的超疏水纳米CaCO₃木材的微观形貌如图2所示。

实施例2：

本实施例提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括以下几个步骤：

（1）将表明洁净的竹材试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理2h，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。得到的超疏水纳米CaCO₃木材的微观形貌如图3所示。

实施例3：

本实施例提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括以下几个步骤：

（1）将表明洁净的棉秆试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理3h，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。得到的超疏水纳米CaCO₃木材的微观形貌如图4所示。

实施例4：

本实施例提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括以下几个步骤：

（1）将表明洁净的玉米秆试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理4h，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。得到的超疏水纳米CaCO₃木材的微观形貌如图5所示。

实施例5：

本实施例提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括以下几个步骤：

（1）将表明洁净的芦苇秆试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理5h，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。得到的超疏水纳米CaCO₃木材的微观形貌如图6所示。

实施例6：

本实施例提出一种木质基材料表面仿贻贝自矿化的制备方法和应用，具体包括以下几个步骤：

（1）将表明洁净的藤条试样浸入Na₂CO₃前驱体溶液中，不断的磁力搅拌；

（2）将浓度为0.3mol/L的CaCl₂溶液迅速倒入（1）中，在一定温度下搅拌适当时间进行CaCO₃成核；成核试样在一定温度下干燥一定时间；

（3）将去离子水、钠盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化盐混合至一定的酸碱性；

（4）将（3）制备的混合溶液移至反应釜中，放入（1）中负载有CaCO₃晶核的木块；

（5）将（4）中的反应釜置于烘箱中低温水热处理6h，收集样品，用去离子水清洗数次、干燥处理。得到的超疏水纳米CaCO₃木材的微观形貌如图7所示。