基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法及应用

1.本发明涉及木材保护技术领域，尤其涉及基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法及应用。


背景技术：

2.长期以来，木材因为其重量轻、强度高、易加工、资源丰富、可再生等优点，被广泛应用于建筑工程与室内外装饰中。木材主要是由纤维素、半纤维素、木质素等组成，纤维素、半纤维素富含强吸湿性的羟基等基团，因此木材具有很强的吸湿性，木材在使用过程中往往会因水分的存在而导致变形、腐朽和变色等问题。木材的超疏水化处理，可以赋予木材表面防水、防污、自清洁、抗菌等多种功能，可以有效的拓宽木材在生产、生活中的应用范围，延长木材的使用寿命。
3.近年来，基于“荷叶效应”在木材表面构筑超疏水表面的技术不断被应用于木材的保护。研究表明获得超疏水表面有两条途径：
4.(1)在低表面能物质表面构建微纳米级分级粗糙结构；
5.(2)在粗糙的物质表面修饰低表面能物质。
6.其中，文献(appl.surf.sci.407(2017)479-484)提出采用水热法，以氧化锌纳米棒和硬脂酸为改性原料在木材表面构建了具有光稳定性的超疏水涂层；文献(appl.surf.sci.258(2011)806-810)提出采用溶胶-凝胶法，以全氟烷基三乙氧基硅烷(pots)为疏水改性剂，结合制备出的二氧化硅纳米颗粒，实现在木材表面构建超疏水涂层；公告号为cn103448116b的中国发明专利首先将木材浸泡在环氧树脂中，使其表面覆盖一层环氧树脂。再通过在接枝有氨基的二氧化硅溶液中浸泡，使得二氧化硅和环氧树脂发生反应，从而使二氧化硅粘附在环氧树脂表面形成微纳二级结构。最后将木材表面的这种微纳二级结构进行疏水改性，从而制得了超疏水木材。但是，目前报道的制备超疏水木材的方法大多数工艺复杂、成本较高，而且制备出的超疏水木材其表面超疏水涂层的耐摩擦性较差，达不到持久超疏水的效果。因此，我们需要寻找到一种简单有效而且价格低廉的制备耐磨损超疏水木材的方法。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种操作便利、耐久性佳的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法及应用。
8.为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
9.一种基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括：
10.按预设条件在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液，然后在预设温度环境下进行干燥处理后，完成木材表面构筑超疏水涂层；
11.其中，a组份改性液包括：第一非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂；
12.另外，b组份改性液包括：第二非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂。
13.作为一种可能的实施方式，进一步，本方案a组份改性液中，第一非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂的质量比为(45-80):(1-8):(0.025-2.5):(0.05-0.5)；b组份改性液中，第二非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂的质量比为(45-80):(0.025-2.5):(1-8):(0.05-0.5)。
14.作为a组份改性液的制备方法之一，其包括：将第一非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂按质量比为(45-80):(1-8):(0.025-2.5):(0.05-0.5)的比例加入到容器中混合均匀，通过超声分散均匀后，得到a组份改性液。
15.作为b组份改性液的制备方法之一，其包括：将第二非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂按质量比为(45-80):(0.025-2.5):(1-8):(0.05-0.5)的比例加入到容器中混合均匀，通过超声分散均匀后，得到b组份改性液。
16.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液的方法为浸泡，浸泡次数为一个循环以上，且每次浸泡的时间大于2min。
17.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液的方法为涂刷或喷涂，涂覆量为800-1500g/m2。
18.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述干燥处理的温度为室温～160℃，干燥至木材表面附着的第一非极性溶剂和/或第二非极性溶剂挥发至预设状态，则完成木材表面构筑超疏水涂层。
19.作为一种举例，本方案包括将a组份改性液、b组份改性液超声分散均匀后，采用浸渍、涂刷或喷涂的方法在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液，最后改性木材在室温～160℃干燥至溶剂完全挥发。
20.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述第一非极性溶剂、第二非极性溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷或正戊烷。
21.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述a组份改性液、b组份改性液中的白炭黑的种类为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑、疏水改性沉淀法白炭黑与疏水改性气相法白炭黑。
22.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述含氢硅油为含有硅氢键的聚甲基氢硅氧烷，含氢硅油的含氢量为1.0％-1.6％，所述的聚甲基氢硅氧烷的分子结构式为：
[0023][0024]
其中，m,n为整数。
[0025]
作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述乙烯基环体为四甲基四乙烯基环四硅氧烷，所述四甲基四乙烯基环四硅氧烷的分子结构式为：
[0026][0027]
作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述第一催化剂、第二催化剂为能催化聚甲基氢硅氧烷链上的硅氢键与四甲基四乙烯基环四硅氧烷结构中的乙烯基双键发生化学反应的铂类催化剂，例如pt与二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物等。
[0028]
基于上述，本发明还提供一种木材，其表面施加有超疏水涂层，该超疏水涂层由上述所述的方法施加在木材表面。
[0029]
本发明技术关键是，在木材表面构筑耐磨、耐久性超疏水有机硅树脂涂层，该涂层的主要成分为聚甲基氢硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和白炭黑；其中，白炭黑构筑粗糙表面，聚甲基氢硅氧烷一方面可以降低木材表面能，另一方面可以和木材表面的羟基基团以及四甲基四乙烯基环四硅氧烷上的乙烯基发生脱氢和加成反应，从而在木材表面构筑形成有机硅树脂涂层。
[0030]
本方案的反应机理为通过含-si-h键的聚甲基氢硅氧烷在室温催化剂的作用下与木材表面的-oh基团以及含sich＝ch2的四甲基四乙烯基环四硅氧烷发生脱氢和加成反应，生成有机硅树脂层，生成的有机硅树脂将白炭黑包覆在木材表面，从而在木材表面形成类似荷叶的具有低表面能的粗糙结构，进而实现木材超疏水和自清洁特性。由于有机硅树脂具有强粘结作用，而且有机硅树脂是以共价键结合的方式构筑在木材表面，因此本发明得到的超疏水木材具有很好的耐摩擦性。采用浸渍工艺的化学驱动层层自组装在木材表面构筑超疏水有机硅树脂涂层的制备示意图如图1所示(注：涂刷法和喷涂法中，改性液的配置方法一致，只是采用不同的方法将改性液涂覆于木材表面，其示意图不一一画出)。
[0031]
采用上述的技术方案，本发明方案与传统技术相比，其具有的有益效果为：
[0032]
(1)本发明方案创新性地采用化学驱动层层自组装的方法在木材表面构建超疏水有机硅树脂涂层，该具有超疏水涂层的木材制备方法简单、反应条件容易实现，且制备所用的原料都是为工业化产品，价格便宜；
[0033]
(2)本发明方案采用的原料是已经实现工业化生产的聚甲基氢硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷和二氧化硅纳米粒子，通过设计配制a、b双组份改性液，然后通过化学驱动层层自组装的方法将未改性木材在常温常压下循环浸渍在a、b双组份改性液，即可以得到超疏水木材样品，该木材表面构筑的超疏水有机硅树脂涂层具有很好的拒水性能，水滴可以从木材表面滚走，除此之外，改性后的木材具有自清洁性能，水滴可以带走木材表面污染物，同时，该超疏水木材具有很好的耐摩擦性，赋予了木材更大的实际应用意义；
[0034]
(3)本发明方案采用化学驱动层层自组装改性制备得到的超疏水木材，能够有效抑制木材从环境中吸收水分，从而提高了木材的使用寿命；同时，本发明所制备的超疏水木材具有优异的自清洁、耐摩擦、耐久性能。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]
图1是本发明方案方法的简要实施流程示意图；
[0037]
图2是本发明方案在施加有超疏水涂层的木材表面滴加水滴，且水滴从木材表面滚走的示意图；
[0038]
图3是本发明方案在施加有超疏水涂层的木材表面放置污染物，然后滴加水滴，水滴带走木材表面污染物的示意图；
[0039]
图4是本发明方案在施加有超疏水涂层的木材表面进行胶带剥离、砂纸磨损测试的示意图；
[0040]
图5是本发明实施例1的木材表面(改性木材)滴加水滴的接触角表征示意图；
[0041]
图6是本发明实施例1的木材表面(改性木材)进行耐磨损测试的简要示意图；
[0042]
图7是本发明实施例2的木材表面(改性木材)滴加水滴的接触角表征示意图；
[0043]
图8是本发明实施例3的木材表面(改性木材)滴加水滴的接触角表征示意图；
[0044]
图9是本发明实施例4的木材表面(改性木材)滴加水滴的接触角表征示意图；
[0045]
图10是本发明实施例5的木材表面(改性木材)滴加水滴的接触角表征示意图；
[0046]
图11是本发明对比例1的木材表面滴加水滴的接触角表征示意图，其中该附图仅有图11(a)；
[0047]
图12是本发明对比例2的木材表面滴加水滴的接触角表征示意图；
[0048]
图13是本发明对比例3的木材表面滴加水滴的接触角表征示意图；
[0049]
图14是本发明对比例3的木材表面在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试的示意图。
具体实施方式
[0050]
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
结合图1所示，本发明方案基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括如下步骤：
[0052]
(1)制备a、b组份溶液：将非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂按质量比(45-80):(1-8):(0.025-2.5):(0.05-0.5)加入到容器中混合均匀，通过超声分散均匀后，得到a溶液；将非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂按质量比(45-80):(0.025-2.5):(1-8):(0.05-0.5)加入到容器中混合均匀，通过超声分散均匀后，得到b溶液；
[0053]
(2)木材改性：将a、b组份改性液超声分散均匀后，采用浸渍(亦可以为涂刷或喷涂)的方法在木材表面依次涂覆a、b组份改性液，最后改性木材在室温～160℃干燥至溶剂完全挥发。
[0054]
本方案步骤(1)所述的含氢硅油指含有硅氢键的聚甲基氢硅氧烷，含氢硅油的含氢量为1.0％-1.6％；白炭黑的种类为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑、疏水改性沉淀法白炭黑与疏水改性气相法白炭黑；所用乙烯基环体为市售的四甲基四乙烯基环四硅氧烷；催化剂为市售的能催化聚甲基氢硅氧烷链上的硅氢键与四甲基四乙烯基环四硅氧烷结构中的乙烯基双键发生化学反应的铂类催化剂，如pt与二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物等。
[0055]
本方案步骤(2)所述的浸渍工艺为将木块先后浸入到a、b组份改性液中，一次循环的化学驱动层层自组装的浸泡的时间大于2mi n；当采用涂刷或喷涂施加时，采用涂刷工艺在木材表面涂覆改性液，改性液的涂覆量为800-1500g/m2。
[0056]
经本发明方案施加超疏水涂层的木材具有较强的疏水性，其中，图2是本发明方案在施加有超疏水涂层的木材表面滴加水滴，且水滴从木材表面滚走的示意图。
[0057]
除此之外，图3是本发明方案在施加有超疏水涂层的木材表面放置污染物，然后滴加水滴，水滴带走木材表面污染物的示意图，可以获知，改性后的木材具有自清洁性能，水滴可以带走木材表面污染物。
[0058]
本方案改性木材表面的超疏水有机硅树脂涂层具有优异的耐磨损性能，可以经受胶带剥离与砂纸磨损测试，其中，图4是本发明方案在施加有超疏水涂层的木材表面进行胶带剥离、砂纸磨损测试的示意图。
[0059]
如下结合多个实施例和对比例对本发明方案做进一步的对比阐述：
[0060]
实施例1
[0061]
结合图1所示的操作流程示意图，本实施例基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括：
[0062]
(1)向容器中加入55g正己烷、4g聚甲基氢硅氧烷、1g疏水白炭黑和0.1g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到a组份改性液。向另一容器中加入55g正己烷、0.5g疏水白炭黑、2g四甲基四乙烯基环四硅氧烷和0.1g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到b组份改性液。
[0063]
(2)木材的表面疏水改性：将木块先浸入到a组份改性液中3mi n，浸渍完取出，然后将木块浸入到b组份改性液中3mi n。通过化学驱动层层自组装循环浸渍a、b改性液2次，得到改性木材样品。
[0064]
(3)改性木块的干燥：将步骤(2)浸泡好的木块放置于60℃烘箱中干燥100mi n。
[0065]
(4)对本实施例中的改性木材进行接触角和砂纸磨损测试。
[0066]
性能测试
[0067]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0068]
将本实施例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材达超疏水，木材径切面水滴接触角为163.1
°
(如附图5所示)。
[0069]
将本实施例中的改性木材放置在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试，并将10g砝码放置在改性木材表面(如附图6所示)。测试结果表明，改性木材最大耐磨损长度为200cm，当磨损长度超过200cm时，改性木材失去超疏水性能。
[0070]
实施例2
[0071]
本实施例基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括：
[0072]
(1)向容器中加入65g环己烷、4g聚甲基氢硅氧烷、1g亲水白炭黑和0.15g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到a组份改性液。向另一容器中加入65g环己烷、0.5g亲水白炭黑、2g四甲基四乙烯基环四硅氧烷和0.15g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到b组份改性液。
[0073]
(2)木材的表面疏水改性：将木块先浸入到a组份改性液中5mi n，浸渍完取出，然后将木块浸入到b组份改性液中5mi n。通过化学驱动层层自组装循环浸渍a、b改性液4次，得到改性木材样品。
[0074]
(3)改性木块的干燥：将步骤(2)浸泡好的木块放置于60℃烘箱中干燥100mi n。
[0075]
(4)对本实施例中的改性木材进行接触角和砂纸磨损测试。
[0076]
性能测试
[0077]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0078]
将本实施例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材达超疏水，木材径切面水滴接触角为160.3
°
(如附图7所示)。
[0079]
将本实施例中的改性木材放置在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试，并将10g砝码放置在改性木材表面(如附图6所示)。测试结果表明，改性木材最大耐磨损长度为320cm，当磨损长度超过320cm时，改性木材失去超疏水性能。
[0080]
实施例3
[0081]
本实施例基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括：
[0082]
(1)向容器中加入60g正庚烷、4g聚甲基氢硅氧烷、1g亲水白炭黑和0.2g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到a组份改性液。向另一容器中加入60g正庚烷、0.5g亲水白炭黑、2g四甲基四乙烯基环四硅氧烷和0.2g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到b组份改性液。
[0083]
(2)木材的表面疏水改性：将木块先浸入到a组份改性液中10mi n，浸渍完取出，然后将木块浸入到b组份改性液中10mi n。通过化学驱动层层自组装循环浸渍a、b改性液6次，得到改性木材样品。
[0084]
(3)改性木块的干燥：将步骤(2)浸泡好的木块放置于60℃烘箱中干燥100mi n。
[0085]
(4)对本实施例中的改性木材进行接触角和砂纸磨损测试。
[0086]
性能测试
[0087]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0088]
将本实施例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材达超疏水，木材径切面水滴接触角为158.6
°
(如附图8所示)。
[0089]
将本实施例中的改性木材放置在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试，并将10g砝码放置在改性木材表面(如附图6所示)。测试结果表明，改性木材最大耐磨损长度为420cm，当磨损长度超过420cm时，改性木材失去超疏水性能。
[0090]
实施例4
[0091]
本实施例基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括：
[0092]
(1)向容器中加入55g正戊烷、4g聚甲基氢硅氧烷、1g疏水白炭黑和0.2g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到a组份改性液。向另一容器中加入55g正戊烷、0.5g疏水白炭黑、4g四甲基四乙烯基环四硅氧烷和0.2g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到b组份改性液。
[0093]
(2)木材的表面疏水改性：将木块先浸入到a组份改性液中15mi n，浸渍完取出，然后将木块浸入到b组份改性液中15mi n。通过化学驱动层层自组装循环浸渍a、b改性液4次，得到改性木材样品。
[0094]
(3)改性木块的干燥：将步骤(2)浸泡好的木块放置于60℃烘箱中干燥100mi n。
[0095]
(4)对本实施例中的改性木材进行接触角和砂纸磨损测试。
[0096]
性能测试
[0097]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0098]
将本实施例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材达超疏水，木材径切面水滴接触角为154.3
°
(如附图9所示)。
[0099]
将本实施例中的改性木材放置在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试，并将10g砝码放置在改性木材表面(如附图6所示)。测试结果表明，改性木材最大耐磨损长度为280cm，当磨损长度超过280cm时，改性木材失去超疏水性能。
[0100]
实施例5
[0101]
本实施例基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其包括：
[0102]
(1)向容器中加入50g环己烷、6g聚甲基氢硅氧烷、1g疏水白炭黑和0.25g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到a组份改性液。向另一容器中加入50g环己烷、0.5g疏水白炭黑、2g四甲基四乙烯基环四硅氧烷和0.25g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，超声分散均匀后，得到b组份改性液。
[0103]
(2)木材的表面疏水改性：将木块先浸入到a组份改性液中6mi n，浸渍完取出，然后将木块浸入到b组份改性液中6mi n。通过化学驱动层层自组装循环浸渍a、b改性液3次，得到改性木材样品。
[0104]
(3)改性木块的干燥：将步骤(2)浸泡好的木块放置于60℃烘箱中干燥100mi n。
[0105]
(4)对本实施例中的改性木材进行接触角和砂纸磨损测试。
[0106]
性能测试
[0107]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0108]
将本实施例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材达超疏水，木材径切面水滴接触角为155.6
°
(如附图10所示)。
[0109]
将本实施例中的改性木材放置在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试，并将10g砝码放置在改性木材表面(如附图6所示)。测试结果表明，改性木材最大耐磨损长度为
260cm，当磨损长度超过260cm时，改性木材失去超疏水性能。
[0110]
对比例1
[0111]
本对比例对木块不做改性处理，只放置于100℃烘干100mi n。
[0112]
对本对比例中的未改性木材进行接触角测试。
[0113]
性能测试
[0114]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0115]
将本对比例中未改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，未改性木材亲水性极好，木材径切面水滴接触角为36.3
°
(如附图11(a)所示)。
[0116]
对比例2
[0117]
本对比例将0.25g聚甲基氢硅氧烷和49.75g正己烷混合，于室温条件下用玻璃棒搅拌1mi n，然后加入0.15g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，继续搅拌1mi n后，得到疏水改性液。然后将未改性木材浸渍在改性液中1mi n，浸渍完后，将木材放置在室温环境下晾干。
[0118]
性能测试
[0119]
对本对比例中的改性木材进行接触角测试。
[0120]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0121]
将本对比例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材疏水性得到提高，木材径切面水滴接触角为139.6
°
(如附图12所示)。
[0122]
对比例3
[0123]
本对比例将1g亲水白炭黑分散在80g四氢呋喃溶液中，然后在室温条件下磁力搅拌5mi n。随后往上述制备的溶液中加入2g聚甲基氢硅氧烷和0.15g氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的配合物(pt含量为2000ppm)，继续磁力搅拌30mi n后，得到疏水改性液。然后将未改性木材浸渍在疏水改性液中5mi n，浸渍完后，将木材放置在80℃的烘箱中烘干30mi n。
[0124]
性能测试
[0125]
对本对比例中的改性木材进行接触角和砂纸磨损测试。
[0126]
测试仪器：国产接触角测量仪(harke-spca-1)
[0127]
将本对比例中改性木材放置在测试平台上，测试其对水的静态接触角，测试水滴体积为0.5微升。测试结果表明，改性木材达超疏水，木材径切面水滴接触角为158
°
(如附图13所示)。
[0128]
将本对比例中的改性木材放置在1500目的碳化硅砂纸上进行耐磨损测试，并将10g砝码放置在改性木材表面(如附图14所示)。测试结果表明，改性木材最大耐磨损长度为120cm，当磨损长度超过120cm时，改性木材失去超疏水性能。
[0129]
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，其包括：按预设条件在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液，然后在预设温度环境下进行干燥处理后，完成木材表面构筑超疏水涂层；其中，a组份改性液包括：第一非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂；另外，b组份改性液包括：第二非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂。2.如权利要求1所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，a组份改性液中，第一非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂的质量比为(45-80):(1-8):(0.025-2.5):(0.05-0.5)；b组份改性液中，第二非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂的质量比为(45-80):(0.025-2.5):(1-8):(0.05-0.5)。3.如权利要求1或2所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液的方法为浸泡，浸泡次数为一个循环以上，且每次浸泡的时间大于2min。4.如权利要求1或2所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，在木材表面依次涂覆a组份改性液、b组份改性液的方法为涂刷或喷涂，涂覆量为800-1500g/m2。5.如权利要求1或2所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为室温～160℃，干燥至木材表面附着的第一非极性溶剂和/或第二非极性溶剂挥发至预设状态，则完成木材表面构筑超疏水涂层。6.如权利要求1或2所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，所述第一非极性溶剂、第二非极性溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷或正戊烷；所述a组份改性液、b组份改性液中的白炭黑的种类为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑、疏水改性沉淀法白炭黑与疏水改性气相法白炭黑。7.如权利要求1或2所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，所述含氢硅油为含有硅氢键的聚甲基氢硅氧烷，含氢硅油的含氢量为1.0％-1.6％，所述的聚甲基氢硅氧烷的分子结构式为：其中，m,n为整数。8.如权利要求7所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，所述乙烯基环体为四甲基四乙烯基环四硅氧烷，所述四甲基四乙烯基环四硅氧烷的分子结构式为：
9.如权利要求8所述的基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法，其特征在于，所述第一催化剂、第二催化剂为能催化聚甲基氢硅氧烷链上的硅氢键与四甲基四乙烯基环四硅氧烷结构中的乙烯基双键发生化学反应的铂类催化剂。10.一种木材，其特征在于：其表面施加有超疏水涂层，该超疏水涂层由权利要求1至9之一所述的方法施加在木材表面。

技术总结
本发明公开了基于层层自组装的木材表面构筑超疏水涂层的方法及应用，其包括：按预设条件在木材表面依次涂覆A组份改性液、B组份改性液，然后在预设温度环境下进行干燥处理后，完成木材表面构筑超疏水涂层；其中，A组份改性液包括：第一非极性溶剂、含氢硅油、白炭黑和第一催化剂；另外，B组份改性液包括：第二非极性溶剂、白炭黑、乙烯基环体和第二催化剂；本发明方案创新性地采用化学驱动层层自组装的方法在木材表面构建超疏水有机硅树脂涂层，该具有超疏水涂层的木材制备方法简单、反应条件容易实现，且制备所用的原料都是为工业化产品，价格便宜；同时，所制得的超疏水木材具有很好的耐摩擦性，赋予了木材更大的实际应用意义。赋予了木材更大的实际应用意义。赋予了木材更大的实际应用意义。


技术研发人员：张欣向 张洁琼 古良杰 陈志松 倪浩齐 杨文斌 林文生
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/9/23