3.
● 硅约占地壳的27.5%，含量很丰富
自然界中硅以SiO2聚合物的形式存在，
m SiO2• nH2O-- [Si(OH) 4]
● 以两种形态存在：结晶（大部分以石英存在）；无定形物质（在植物中）
4. 硅的化合物：硅烷（Silanes）-硅与氢的化合物
氯代硅烷：
硅酸：
硅酸盐
5Silanol 硅烷醇H3SiOH ，Silanediol: 硅烷二醇H2Si(OH) 2
siloxane硅氧烷
silanediol硅烷二醇H2Si(OH) Si(OH)2
silicone （聚）硅氧烷-聚硅酸的有机延伸物，Si-C的联接键在酸和碱条件下都有较稳定
6. 目的：
1． 改善与水分及耐侯性有关的性质：胀缩，表面胶合与油漆性能，耐紫外线降解的性能，耐
腐与防霉的性能-将硅化合物结合到细胞壁中
2． 改善机械力学性能：硬度，拉伸强度，耐火性-将硅的化合物填充到木材的细胞腔中来达到。
8. 水玻璃是什么？
● 水溶性的硅酸钠或硅酸钾或其水溶液，-2~4mol SiO2溶于1mol碱中
● 溶液：澄清的胶体；在较高温度与压力下形成，因为在冷水中不溶，强碱性，pH 12
以上
● 在酸性条件下和金属上会以硅酸盐形式沉淀。
9. 水玻璃的处理
● 浸渍2.4mm的柳杉及kaba单板，钠水玻璃，(Na2O.nSiO2, n = 2.06 -2.31)，浓度5%，
真空浸注及大气压，用金属Al2 (SO4)3 CaCl2, BaCl2，60℃下干燥24小时，然后真空P2O5
● 钠、钾、锂的硅酸盐，没有沉淀，木材pH值碱性
10. 处理后结果
●
●
●
● 提高了耐火性 增加了吸湿性 高的pH值（在高温干燥时是一个问题） 机械力学性质
-ASE低，但略有增加
硬度不变或增加
强度显著降低
动态弹模不变
耐腐性（EN113）
-高
因为pH值高
硼沉淀 ●
11. Woodbliss(水溶液 pH>12)
10%以上的硅酸盐（水玻璃）,最高10%的硅酸（改善渗透性）
松香亭酸，纤维素，萜烯，碳酸钠，木糖等
HM1（水溶液，pH
硅土（SiO2）
硅酸
氧化铝，氧化钙，棕榈酸钾（K-palmitate），氯化钠，氧化镁，植物色素等，所有成分的浓度低于10%。
13. 两部法
-水解（这里是硅酸酯），Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷（TEOS
）
-
缩合
最终是一种无定形硅(玻璃)
14. Shiro saka等
用Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷（TEOS）浸注单板-预处理到很高的含水率（）高达98%）或饱水，目的：水解应仅在细胞壁上发生，ASE：高达42%，吸水比没有减少。
15. Bocker等
浸注前用Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷（TEOS）准备底板。
● 性质
-WPG：5-50%
-降低了含水率
-ASE：60%（45% WPG时）
较低的耐腐性
.由硼的加入而提高（控制释放）
16．有机硅烷
硅烷是双功能的分子 Y=有机官能团，X=硅官能团，OCH3，OC2H5 等 硅烷可作为
● 胶合促进剂
● 表面改性剂
● 交联剂
● 。。。
目的：通过有机官能团增加疏水性且固定木材。
17．用在溶胶-凝胶过程的有机硅
一步法浸注
● 疏水性
-癸基三乙氧基硅烷Decyltrimethoxysilane+ 四乙氧基硅烷TEOS(0.001:1)
–2-Heptadecafluorooctylethyltrimethoxysilane + TEOS(0.004 or 0.001:1)
吸水比降到25%
● 在细胞壁中的固定
-3-Isocyanatpropyl- triethoxysilane(acetone, pyridine)，WPG 20%时ASE约为60%
-Y-Methacryloxypropyltrimethoxysilane (methanol)，WPG 22%时ASE约为54%
18．有机硅
两步法浸注
1． 与有机硅反应
2． 与TEOS 反应
目的：建立一些支撑点以便将硅固定在细胞壁内
19．WACKER SMK 技术
直径约10nm的微乳液
● 乳化剂：-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl
trimethoxysilane+α,ω-dihydroxy-methypoly siloxane+KOH
● 共乳化剂 Isooctyltriethoxysilane[15g + 80g A + 4g
propionicacid
防水化合物：silane, siloxane, polysiloxane
很好的疏水作用，但ASE没有增加，
20．吸水的程度，
21．氯化硅烷
● 处理时必须干燥
● 共价键可水解
● 作为木材防腐剂，性能较差，
22．用Trimethylsilyl 衍生物改性
I: 3—trimethylsilylpropanoic anhydride
II: 2—trimethylsilylmethylglutaric anhydride
III: trimethylsilylethenonetrimethylsilylethenone
由于充填作用，所以ASE较高
23．Hydrophobisation in three steps
1. Maleic anhydride
2.Allyl glycidyl epoxide 烯丙基缩水甘油基环氧树脂
3.Hydride terminal silicon
24．Hexametyldisiloxane- Plasma Coating
Hexametyldisiloxane was “polymerised” on the surface of wood in a cold plasma
Si-O-Si and Si-O- C bonds were
detected
Strong water repellence
Water contact angle = 130° (≤ 15°on un- treated wood)
High thermal stability of the coating
3.
● 硅约占地壳的27.5%，含量很丰富
自然界中硅以SiO2聚合物的形式存在，
m SiO2• nH2O-- [Si(OH) 4]
● 以两种形态存在：结晶（大部分以石英存在）；无定形物质（在植物中）
4. 硅的化合物：硅烷（Silanes）-硅与氢的化合物
氯代硅烷：
硅酸：
硅酸盐
5Silanol 硅烷醇H3SiOH ，Silanediol: 硅烷二醇H2Si(OH) 2
siloxane硅氧烷
silanediol硅烷二醇H2Si(OH) Si(OH)2
silicone （聚）硅氧烷-聚硅酸的有机延伸物，Si-C的联接键在酸和碱条件下都有较稳定
6. 目的：
1． 改善与水分及耐侯性有关的性质：胀缩，表面胶合与油漆性能，耐紫外线降解的性能，耐
腐与防霉的性能-将硅化合物结合到细胞壁中
2． 改善机械力学性能：硬度，拉伸强度，耐火性-将硅的化合物填充到木材的细胞腔中来达到。
8. 水玻璃是什么？
● 水溶性的硅酸钠或硅酸钾或其水溶液，-2~4mol SiO2溶于1mol碱中
● 溶液：澄清的胶体；在较高温度与压力下形成，因为在冷水中不溶，强碱性，pH 12
以上
● 在酸性条件下和金属上会以硅酸盐形式沉淀。
9. 水玻璃的处理
● 浸渍2.4mm的柳杉及kaba单板，钠水玻璃，(Na2O.nSiO2, n = 2.06 -2.31)，浓度5%，
真空浸注及大气压，用金属Al2 (SO4)3 CaCl2, BaCl2，60℃下干燥24小时，然后真空P2O5
● 钠、钾、锂的硅酸盐，没有沉淀，木材pH值碱性
10. 处理后结果
●
●
●
● 提高了耐火性 增加了吸湿性 高的pH值（在高温干燥时是一个问题） 机械力学性质
-ASE低，但略有增加
硬度不变或增加
强度显著降低
动态弹模不变
耐腐性（EN113）
-高
因为pH值高
硼沉淀 ●
11. Woodbliss(水溶液 pH>12)
10%以上的硅酸盐（水玻璃）,最高10%的硅酸（改善渗透性）
松香亭酸，纤维素，萜烯，碳酸钠，木糖等
HM1（水溶液，pH
硅土（SiO2）
硅酸
氧化铝，氧化钙，棕榈酸钾（K-palmitate），氯化钠，氧化镁，植物色素等，所有成分的浓度低于10%。
13. 两部法
-水解（这里是硅酸酯），Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷（TEOS
）
-
缩合
最终是一种无定形硅(玻璃)
14. Shiro saka等
用Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷（TEOS）浸注单板-预处理到很高的含水率（）高达98%）或饱水，目的：水解应仅在细胞壁上发生，ASE：高达42%，吸水比没有减少。
15. Bocker等
浸注前用Tetraethoxysilane四乙氧基硅烷（TEOS）准备底板。
● 性质
-WPG：5-50%
-降低了含水率
-ASE：60%（45% WPG时）
较低的耐腐性
.由硼的加入而提高（控制释放）
16．有机硅烷
硅烷是双功能的分子 Y=有机官能团，X=硅官能团，OCH3，OC2H5 等 硅烷可作为
● 胶合促进剂
● 表面改性剂
● 交联剂
● 。。。
目的：通过有机官能团增加疏水性且固定木材。
17．用在溶胶-凝胶过程的有机硅
一步法浸注
● 疏水性
-癸基三乙氧基硅烷Decyltrimethoxysilane+ 四乙氧基硅烷TEOS(0.001:1)
–2-Heptadecafluorooctylethyltrimethoxysilane + TEOS(0.004 or 0.001:1)
吸水比降到25%
● 在细胞壁中的固定
-3-Isocyanatpropyl- triethoxysilane(acetone, pyridine)，WPG 20%时ASE约为60%
-Y-Methacryloxypropyltrimethoxysilane (methanol)，WPG 22%时ASE约为54%
18．有机硅
两步法浸注
1． 与有机硅反应
2． 与TEOS 反应
目的：建立一些支撑点以便将硅固定在细胞壁内
19．WACKER SMK 技术
直径约10nm的微乳液
● 乳化剂：-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl
trimethoxysilane+α,ω-dihydroxy-methypoly siloxane+KOH
● 共乳化剂 Isooctyltriethoxysilane[15g + 80g A + 4g
propionicacid
防水化合物：silane, siloxane, polysiloxane
很好的疏水作用，但ASE没有增加，
20．吸水的程度，
21．氯化硅烷
● 处理时必须干燥
● 共价键可水解
● 作为木材防腐剂，性能较差，
22．用Trimethylsilyl 衍生物改性
I: 3—trimethylsilylpropanoic anhydride
II: 2—trimethylsilylmethylglutaric anhydride
III: trimethylsilylethenonetrimethylsilylethenone
由于充填作用，所以ASE较高
23．Hydrophobisation in three steps
1. Maleic anhydride
2.Allyl glycidyl epoxide 烯丙基缩水甘油基环氧树脂
3.Hydride terminal silicon
24．Hexametyldisiloxane- Plasma Coating
Hexametyldisiloxane was “polymerised” on the surface of wood in a cold plasma
Si-O-Si and Si-O- C bonds were
detected
Strong water repellence
Water contact angle = 130° (≤ 15°on un- treated wood)
High thermal stability of the coating