[0001] 本发明涉及木材加工领域，特别涉及一种木材表面生成硅钛双元氧化膜的方法。

[0002] 木材是一种既传统又先进的材料，天然可再生、强重比高、纹理独特美观，具有调温、调湿、调节环境气味等功能，深受人们的喜爱。但是，木材也表现出来一些缺点，如容易被污染物污染、无电磁屏蔽功能、干缩湿胀等，致使其在使用过程中受到限制。然而，随着人们对居住环境要求的不断提高，对木材具有更多功能的需求越大，如光催化，电磁屏蔽等性能，这就要求对木材进行功能性改良研究。利用无机物改良木材是重要的研究方向，如使用SiO2、Al2O3、TiO2等进行改良，能提高木材力学强度、改善木材阻燃性、耐腐性等。此外，还有其它无机化合物，如李坚、王成毓发表的《仿生矿化法原位制备双疏性木材/碳酸钙复合材的方法》、专利CN101797762A公开了采用仿生矿化法原位制备双疏性木材/碳酸钙复合材、宋烨、余雁等发表的《竹材表面ZnO纳米薄膜的自组装及其抗光变色性能》(北京林业大学学报2010，32(1))使竹材表面形成抗光变色的ZnO薄膜等。莫引优等发表的《二氧化硅改良马尾松木材表面性质的效果》，公开了采用溶胶-凝胶法使木材表面生成二氧化硅，改善了木材的吸湿性等表面性质。吴天一等公开了《纳米二氧化钛/杨木速生材复合材料的制备》，该方法以钛酸四丁酯为钛源，制备了纳米TiO2/木材复合材料，生成的锐钛矿晶型TiO2分布在细胞壁和细胞腔中，材料耐热性提高、燃烧性能降低。

[0003] 木材家具使用起来虽然高端、实用，但在日常使用中容易吸水而出现干缩湿胀，且易受染料等污染物的污染等，，使得木材使用过程中易损坏、寿命短且易脏。对于上述技术中，并没有一种针对木材能具有自行清洁功能的改良技术，因此，现今亟需一种能改良木材使其具有清洁效果的技术。

[0004] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

[0005] 本发明针对上述的不足，提供一种木材表面生成硅钛双元氧化膜的方法，从而克服木材在加工或者使用过程中易吸湿而干缩湿胀和受染料等污染物污染等缺点。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

[0007] 一种木材表面生成硅钛双元氧化膜的方法，操作步骤如下：

[0008] (1)将正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)、甲基三乙氧基硅烷(CH3Si(OC2H5)3)、钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)、HNO3、乙醇(C2H5OH)、水放入容器中混合，制备得到硅钛双元溶胶，其中正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷作为SiO2的前驱体，钛酸四丁酯为TiO2前驱体，HNO3为催化剂，乙醇为溶剂，水为引发剂；

[0009] (2)将木材放入步骤(1)中制备所得硅钛双元溶胶中浸渍0.5～6h，然后以5～25cm/min的速度提拉，即将木材脱离硅钛双元溶胶，使木材表面覆盖硅钛双元溶胶；

[0010] (3)将经步骤(2)后所得木材放在室温条件下陈化12～36h，陈化过程中木材表面的溶胶形成凝胶，陈化后木材置于高频条件下加热，加热时间为2～25min，即得产品。

[0011] 优选的是，步骤(1)中正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、钛酸四丁酯、HNO3、乙醇、水的摩尔比为正硅酸乙酯：甲基三乙氧基硅烷：钛酸四丁酯：HNO3：乙醇：水＝0.4～1.6：0.2～1.6：0.6～1.3：0.1～0.3：0.6～1.1：0.2～0.5。

[0012] 优选的是，步骤(2)中所述的放入硅钛双元溶胶中浸渍的木材为表面光滑的木材。

[0013] 优选的是，步骤(2)中所述提拉为将木材垂直提拉。

[0014] 优选的是，步骤(3)中所述的高频为3～600MHz的频率。

[0015] 本发明木材表面生成了硅钛双元氧化膜，在溶胶-凝胶法(Sol-gel)过程中，以正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、钛酸四丁酯等作为反应前驱体，在催化剂和引发剂的作用下发生水解、缩聚反应：先是Si-、Ti-相互交联结合，并与木材表面的自由羟基，特别与其伯醇羟基发生缩聚反应，使Si-、Ti-之间及与木材表面羟基产生化学结合，形成相互交联结合的化学组成为SiO2、TiO2的双元氧化膜。该双元氧化膜具有较好的功能性，SiO2具有较强的表面疏水性；TiO2具有较好的光催化性，能催化降解有机污染物、染料等，使其降解、脱色。因此，依据Sol-gel法，采用同步法，即将所需的组分原料先配合在一起，同时反应生成溶胶-凝胶的过程，调控木材表面负载硅钛双元氧化膜。

[0016] 正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷分别发生水解反应，形成溶胶，使溶胶在木材表面凝胶形成二氧化硅薄膜，这时形成的二氧化硅薄膜表面带有自由羟基和甲基，需要进一步发生脱水缩聚反应，消除表面自由羟基，使形成的二氧化硅表面只有甲基，无亲水基团，从而使其具有较强的疏水性。在高频电场作用下，由于硅、钛均为半导体，介电常数和介电损耗较大，吸收的能量大大高于木材。因其升温速度非常快，使双元氧化膜容易获得极快及较高的温度，既使存在的自由羟基发生缩聚反应，消除了自由羟基，也解决了干燥升温过程中干燥粉化的现象，形成的双元氧化膜光洁度、稳定性等较好。同时，高频时容易快速使木材表面获得较高的温度，硅钛双元膜的结晶结构等发生变化，得到的氧化膜具有较好的功能性。

[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0018] 本发明制备所得木材因在其表面上形成SiO2、TiO2的双元氧化膜，使得该改良后的木材具有疏水性、耐热性提高，能催化降解有机污染物、染料等，使其在使用过程中能使附着在其表面或与其接触的有机污染物光催化降解，起到自清洁作用，而且还能因此延长其使用寿命；进一步的，本发明制备方法简捷易操作、成本低，在实际工业生产能大大提高企业效益。

[0019] 下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。下列实施例中使用的HNO3质量浓度为65％～68％，使用的乙醇体积浓度≥99.7％。

[0020] 实施例1

[0021] 按照摩尔比正硅酸乙酯：甲基三乙氧基硅烷：钛酸四丁酯：HNO3(质量浓度为