本發(fā)明涉及木材改性技術領域，具體涉及一種多功能木材的改性劑及改性方法。

背景技術：

木材及其制品廣泛應用于室內裝修、家具制造、房屋建筑及外部裝飾中，但其存在干縮濕脹、尺寸穩(wěn)定性差、易腐蝕、導電性能差等問題，直接影響了其制品的使用效果與應用領域。如何提升應用效果已成為木材加工行業(yè)廣泛關注的問題。

石墨烯是一種比表面積較大、比強度最大、導電導熱性能較好的新型納米材料，受到廣泛關注。

甲基丙烯酸縮水甘油酯分子中有活潑的乙烯基及有離子性反應的環(huán)氧基兩個官能團，可以通過官能團與其他活性基團發(fā)生聚合，能很好地和木材結合，進而對木材進行改性處理，以提高木材的各項性能。

乙二醇二甲基丙烯酸酯作為木材改性的功能性單體，其雙鍵使單體聚合和交聯(lián)，賦予聚合物較高的力學強度，同時借助其柔性鏈段賦予聚合物一定的柔韌性，使改性木材同時兼具良好的沖擊韌性和強度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種有效增強木材強度、提高木材的耐磨性、耐熱性和耐沖擊性，改變木材的導電和導熱性能的多功能木材的改性劑及改性方法。

本發(fā)明通過以下技術方案解決上述技術問題：

一種多功能木材的改性劑，其特征在于，各組分及其質量百分比含量為：

石墨烯0.5～5％；

功能性單體94～99.4％；

引發(fā)劑0.1％～1.0％；

以上各組分的質量百分比含量總和為100％。

所述石墨烯為氧化石墨烯。

所述功能性單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。

所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰。

一種多功能木材的改性劑的制備方法，按質量百分比含量將引發(fā)劑和功能性單體混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率200w～1800w，分散時間10～120min，即得所述改性劑。

一種多功能木材的改性方法，采用上述的改性劑，用真空-加壓法使所述改性劑浸漬進木材內部，然后干燥木材即得。

所述木材的原料為桉木、楊木、松木或杉木。

所述木材含水率控制在8％～15％。

所述真空-加壓法為：將干燥后的木材置于罐內，向罐內加入所述改進劑直至浸沒木材，抽真空使罐內負壓為0.08～0.095mpa，浸漬10～30min；然后解除罐內真空狀態(tài)，向罐內施加氣壓，使其內部壓力維持在0.6～1.2mpa，浸漬1～4小時。

所述干燥木材的方法為在溫度100～140℃下干燥24h。

本發(fā)明的優(yōu)點：采用本發(fā)明的改性劑及改性方法，使改性木材具有強度高、耐磨性好、耐沖擊性高的優(yōu)點，同時提高了木材的導電、導熱性能，其性能改進大，制備工藝簡單，適應性廣，能產(chǎn)生良好的效益。

具體實施方式

下面結合具體的優(yōu)選實例來進一步說明本發(fā)明的技術方案。

實施例1：

一種多功能木材改性劑，其組分按質量百分數(shù)配比為：石墨烯0.5％、過氧化苯甲酰0.2％、甲基丙烯酸縮水甘油酯99.3％。

按質量百分數(shù)配比將引發(fā)劑和甲基丙烯酸縮水甘油酯混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率400w，分散時間40min，即得所述改性劑。

原料：尾巨桉木材，含水率控制在8％～15％。

將所述改性劑加入罐內，完全浸沒已干燥完成的尾巨桉木材，抽真空使罐內負壓為0.08mpa，浸漬30min。解除罐體內真空狀態(tài)，向罐內施加氣壓，使其內部壓力維持在1.1mpa，浸漬2個小時。完成后取出木材進行干燥24h，溫度120℃，即得到改性木材。

為了驗證本發(fā)明所述改性劑對木材改性的性能，采用本發(fā)明實施例1和對照例1-2進一步展開了一系列試驗。

其中：

對照例1：與本發(fā)明實施例1相比，區(qū)別點在尾巨桉木材未經(jīng)過任何處理。

對照例2：與本發(fā)明實施例1相比，原料與改性方法相同，區(qū)別點在改性劑中未加入氧化石墨烯。

參照國家標準gb/t1928—2009《木材物理力學試驗方法》檢測方法對實施例和對照例木材進行性能檢測，檢測結果見表1。

表1實施例與對照例木材的力學性能對比

實施例2：

一種多功能木材改性劑，其組分按質量百分數(shù)配比為：石墨烯1％、偶氮二異丁腈0.5％、乙二醇二甲基丙烯酸酯98.5％。

按質量百分數(shù)配比將引發(fā)劑偶氮二異丁腈和乙二醇二甲基丙烯酸酯混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率1200w，分散時間60min，即得所述改性劑。

原料：楊木木材，含水率控制在8％～15％。

將所述改性劑加入罐內，完全浸沒已干燥完成的楊木木材，抽真空使罐內負壓為0.085mpa，浸漬30min。解除罐體內真空狀態(tài)，向罐內施加氣壓，使其內部壓力維持在0.9mpa，浸漬3個小時。完成后取出木材進行干燥24h，溫度100℃，得到改性木材。

為了驗證本發(fā)明所述改性劑對木材改性的性能，采用本發(fā)明實施例1和對照例3-4進一步展開了一系列試驗。

其中：

對照例3：與本發(fā)明實施例2相比，區(qū)別點在楊木木材未經(jīng)過任何處理。

對照例4：與本發(fā)明實施例2相比，原料與改性方法相同，區(qū)別點在改性劑中未加入氧化石墨烯。

參照國家標準gb/t1928—2009《木材物理力學試驗方法》檢測方法對實施例和對照例木材進行性能檢測，檢測結果見表2。

表2實施例與對照例木材的力學性能對比

實施例3：

一種多功能木材改性劑，其組分按質量百分數(shù)配比為：石墨烯4％、過氧化苯甲酰1％、甲基丙烯酸縮水甘油酯25％、乙二醇二甲基丙烯酸酯70％。

按質量百分數(shù)配比將引發(fā)劑過氧化苯甲酰和甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯混合攪拌充分得懸濁液，再將所述質量百分比含量的石墨烯使用超聲波分散于上述懸濁液中，超聲功率1800w，分散時間120min，即得所述改性劑。

原料：馬尾松木材，含水率控制在8％～15％。

將所述改性劑加入罐內，完全浸沒已干燥完成的馬尾松木材，抽真空使罐內負壓為0.09mpa，浸漬30min。解除罐體內真空狀態(tài)，向罐內施加氣壓，使其內部壓力維持在0.75mpa，浸漬2個小時。完成后取出木材進行干燥24h，溫度100℃，得到改性木材。

為了驗證本發(fā)明所述改性劑對木材改性的性能，采用本發(fā)明實施例1和對照例5-6進一步展開了一系列試驗。

其中：

對照例5：與本發(fā)明實施例3相比，區(qū)別點在馬尾松木材未經(jīng)過任何處理。

對照例6：與本發(fā)明實施例3相比，原料與改性方法相同，區(qū)別點在改性劑中未加入氧化石墨烯。

參照國家標準gb/t1928—2009《木材物理力學試驗方法》檢測方法對實施例和對照例木材進行性能檢測，檢測結果見表3。

表3實施例與對照例木材的力學性能對比

上述試驗結果表明，本發(fā)明多功能木材改性助劑及改性方法制備的改性木材，其沖擊韌性、抗壓強度，硬度、彈性模量與對應對照例相比，均有大幅提高，其中硬度提高最為明顯。

本發(fā)明改進劑在功能性單體(甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯)中加入了石墨烯，能提高木材強度、硬度和抗沖擊性，同時還賦予了木材的導電、導熱性能。

雖然上述實施例用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明構思基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明構思的基礎上所做的修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。