1.多功能炭化木的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
一、木材软化预处理:
采用蒸煮法、碱处理法或汽蒸法对木材进行软化预处理;
二、软化木材复合无机纳米材料超疏水化处理:
①将直径或厚度为1‑100nm的无机纳米材料加入到甲苯中,并加入聚二甲基硅氧烷,然后500~550Hz超声分散1~1.5h,再在室温下1000~1200rpm机械搅拌70~74h;然后离心15~30min,并相继用二氯甲烷和丙酮反复洗涤各3~5次,再离心15~30min后,干燥22~26h;
其中无机纳米材料的质量与甲苯的体积比为1g:(90~110)mL,无机纳米材料与聚二甲基硅氧烷的质量比为1:(0.5~0.7);
无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米银、纳米氧化锌、纳米四氧化三铁、纳米碳酸钙、二维纳米粘土、二维纳米氮化硼、二维石墨烯或二维氧化石墨烯;
②将步骤一处理后的无机纳米材料加入到无水乙醇中,再往其中滴加氟硅烷做疏水物质,然后机械搅拌1~1.5h,再超声分散,最后在60~65℃条件下搅拌处理30~40min,得到液体;
③将木材置于步骤②得到的液体中,然后在0.8~0.9MPa压力下加压30~40min,再恢复至常压,取出木材,即完成软化木材复合无机纳米材料超疏水化处理;无机纳米材料与无水乙醇的质量比为1:(29~31),无机纳米材料与氟硅烷的质量比为1:(0.2~0.4);
三、木材压缩密实化处理:
用两张120目的砂纸将步骤二处理后的木材纵切面的上下表面完全盖住,使砂纸的粗糙面与木材接触,然后将带砂纸的木材置于热压机中,于室温、5~10MPa条件下压缩木材至原来厚度的20%‑25%;然后逐级升温:先升温至60‑80℃并保持压力8‑10h,然后继续升温至100‑120℃并保持压力24~48h,然后保持压力下将热压机以20℃/h的速度降至室温,然后恢复至常压并去掉砂纸,完成木材压缩密实化处理;
四、木材高温炭化处理:
将步骤三处理的木材置于高温炭化箱中,以5‑10℃/h的速度升温至130‑150℃并保温
2‑3h,然后继续以5‑10℃/h的速度升温至180‑200℃并保温24‑48h;或继续置于热压机中,在步骤三的5‑10MPa压力下,以5‑10℃/h的速度升温至180‑200℃并保温24‑48h;
之后,以3‑5℃/h的速度逐渐降温至150℃并保温2‑3h,保温阶段每隔1h往木材上喷水蒸汽10min;然后再以3‑5℃/h的速度逐渐降温至120℃并保温2‑3h,保温阶段每隔1h往木材上喷水蒸汽10min;再以5‑10℃/h的速度逐渐降温至100℃并保温2‑3h;最后,以10‑20℃/h的速度降温至室温,即得多功能炭化木。
2.根据权利要求1所述的多功能炭化木的制备方法,其特征在于所述蒸煮法是将木材浸泡入蒸馏水中,加热到100℃,蒸煮木材2h,即得软化木材。
3.根据权利要求1所述的多功能炭化木的制备方法,其特征在于所述碱处理法是将木材置于2%质量浓度的NaOH水溶液中,于90℃条件下加热2h,以去除大部分半纤维素,然后室温下蒸馏水洗涤至中性,即得软化木材。
4.根据权利要求1所述的多功能炭化木的制备方法,其特征在于所述汽蒸法将温度为
120℃的水蒸汽喷蒸木材表面2h,即得软化木材。
5.根据权利要求1所述的多功能炭化木的制备方法,其特征在于步骤二③中所述氟硅烷为十七氟硅基三甲氧基硅烷、十七氟硅基三乙氧基硅烷、十三氟硅基三甲氧基硅烷、十三氟硅基三乙氧基硅烷中的一种或几种按任意比组成的混合物。