一种紫外屏蔽透明木材的制备方法与流程

本发明属于木材技术开发及改性技术领域，具体涉及一种紫外屏蔽透明木材的制备方法。

背景技术：

木材是一种具有各项异性的天然高分子材料，主要由纤维素、半纤维素和木素组成。其中纤维素沿植物生长方向有序延伸，木素和半纤素一起作为填充剂和黏结剂，分布在细胞壁的微细纤维和胞间层之间，把相邻细胞粘结在一起，赋予细胞及植物很大的机械强度。

本发明旨在制备一种紫外屏蔽透明木材，主要涉及的技术问题主要有两点，一个是木材的紫外屏蔽性调控，另一个是木材的木材透光改性。

木材要想具有高的透光性和良好的紫外屏蔽性，首先则需要对木材进行组分调控，适当除木材中的发色组分，即含发色基团的木素和果胶、单宁等组分，然后向上述所提及的去发色组分材中加入与纤维素折射率相近的高透光提质组分，一方面可实现木材高的透光性和紫外屏蔽性能，另一方面可赋予木材高的强度性能。

目前，国内外就透明木材的相关研究少之又少，且现有的关于透明木材的研究其制备时间较长。本发明在木材透明化的过程中，大大缩短制备时间，且所制透明木材的机械性能优异，透光率可达85%以上，具有高的市场应用价值。

关于透明木材的紫外屏蔽性，目前国内外还无相关的文章或报道。本发明所制备的紫外屏蔽透明木材不仅具有较高的透光性，而且具有很好的紫外屏蔽功能，能很好的屏蔽紫外线，可应用与生活和生产中。

综上所述，本发明制备的紫外屏蔽透明木材，不仅外观美观高透光，而且可以作为建筑材料屏蔽紫外线，具有很好的社会价值，更有更高的经济价值。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种紫外屏蔽透明木材的制备，通过木材组分调，聚合物浸注改性，固化，制备一种紫外屏蔽透明木材。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种紫外屏蔽透明木材的制备方法，包括以下步骤：

1）先将木材薄片样品进行预处理，预处理方式为氢氧化钠润涨处理，使木材孔道打开，其具体的过程如下：

先将样品（木材薄片）置于装有沸水的密闭容器中，利用蒸汽和高温液态水使木片快速润湿；

将润湿后的样品放入3%-10%氢氧化钠溶液中预处理，处理温度70℃-100℃，反应1-2h，之后用去离子水冲洗至中性；

2）将步骤1）预处理后的样品用质量分数为3%-10%亚氯酸盐钠，冰醋酸处理，ph为3-6，通过控制处理的时间来实现脱木素的程度，设定反应时间为0.5-4h，之后用去离子水冲洗至中性，获得具有木素含量的木材基板；

3）随后将木材基板采用有机溶剂梯度法、冷冻干燥法或超临界干燥法对样品进行脱水处理，进一步获得脱水后的木材基板；

4）最后选用与纤维折射率相近且高光学透光率的聚合物浸渍木材基板4-8h，50-70℃下固化，获得一种紫外屏蔽透明木材。

所述的机溶剂梯度法中有机溶液为40%乙醇或60%乙醇或80%乙醇或纯乙醇或乙醇:丙酮1:1或丙酮。

所述的与纤维折射率相近且高光学透光率的聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、环氧树脂、水杨酸甲酯等或其混合物。

本发明的有益效果是：

1）本发明依然维持木材天然的生长形态；

2）本发明具有高于73%以上的光学透光率；

3）本发明具有紫外屏蔽特性，能基本屏蔽对人伤害最大的中波（290~320nm）紫外线，减少紫外线对人体造成伤害；

4）本发明具有很好的力学特性，抗摔；

5）本发明增加了木材应用的附加值，为可再生木材提供了很好的社会应用价值。

附图说明

图1为不同木素含量透明木材在紫外区波段的透光率。

图2为不同木素含量透明木材在可见光区波段的透光率。

图3紫外紫外屏蔽性透明木材（木素含量：6.68%）。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步叙述，但本发明不局限于以下实施例。

实施例1

（1）先将样品浸泡在5%氢氧化钠溶液中，在100℃下反应80min；

（2）将预处理处理后的样品洗至中性，放入足量的质量分数为7%亚氯酸盐钠，酸性条件下（ph为4）处理，处理时长为1h，测得木素含量为6.68%；

（3）将处理后的木材用蒸馏水冲洗至中性，随后采用有机溶剂梯度法（40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、纯乙醇、乙醇:丙酮1:1、纯丙酮、未引发聚合的浸渍液的单体）进行脱水处理；

（4）然后将脱色木材浸渍到预聚合的甲基丙烯酸甲酯（mma）中4h，50℃下固化，获得一种紫外屏蔽透明木材。

所得紫外屏蔽透明木材在短波和中波紫外光区（200nm～320nm）的透光率在5%以下，在长波紫外光区（320nm～400nm）的透光率为10%，在可见光区（400nm～800nm）的透光率为73.46%。如图1，图2和表1。图3为紫外屏蔽透明木材实物图。

实施例2

制备紫外屏蔽透明木材，包括以下步骤：

（1）先将样品浸泡在5%氢氧化钠溶液中，在100℃下反应80min；

（2）将预处理处理后的样品洗至中性，放入足量的质量分数为7%亚氯酸盐钠，酸性条件下（ph为4）处理，处理时长为1.5h，测得木素含量为2.36%；

（3）将处理后的木材用蒸馏水冲洗至中性，随后采用有机溶剂梯度法（40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、纯乙醇、乙醇:丙酮1:1、纯丙酮、未引发聚合的浸渍液的单体）进行脱水处理；

（4）然后将脱色木材浸渍到预聚合的mma中4h，50℃下固化，获得一种紫外屏蔽透明木材。

所得紫外屏蔽透明木材在短波和中波紫外光区（200nm～320nm）的透光率在5%以下，在长波紫外光区（320nm～400nm）的透光率为40%，在可见光区（400nm～800nm）的透光率为78.35%。如图1，图2和表1。

实施例3

制备紫外屏蔽透明木材，包括以下步骤：

（1）先将样品浸泡在5%氢氧化钠溶液中，在100℃下反应80min；

（2）将预处理处理后的样品洗至中性，放入足量的质量分数为7%亚氯酸盐钠，酸性条件下（ph为4）处理，处理时长为2h，测得木素含量为0.23%；

（3）将处理后的木材用蒸馏水冲洗至中性，随后采用有机溶剂梯度法（40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、纯乙醇、乙醇:丙酮1:1、纯丙酮、未引发聚合的浸渍液的单体）进行脱水处理；

（4）然后将脱色木材浸渍到预聚合的mma中4h，50℃下固化，获得一种紫外屏蔽透明木材。

所得紫外屏蔽透明木材在短波和中波紫外光区（200nm～320nm）的透光率在5%以下，在长波紫外光区（320nm～400nm）的透光率为53%，在可见光区（400nm～800nm）的透光率为80.23%。如图1，图2和表1。

实施例4

制备紫外屏蔽透明木材，包括以下步骤：

（1）先将样品浸泡在5%氢氧化钠溶液中，在100℃下反应80min；

（2）将预处理处理后的样品洗至中性，放入足量的质量分数为7%亚氯酸盐钠，酸性条件下（ph为4）处理，处理时长为2.5h，测得木素含量为0.15%；

（3）将处理后的木材用蒸馏水冲洗至中性，随后采用有机溶剂梯度法（40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、纯乙醇、乙醇:丙酮1:1、纯丙酮、未引发聚合的浸渍液的单体）进行脱水处理；

（4）然后将脱色木材浸渍到预聚合的mma中4h，50℃下固化，获得一种紫外屏蔽透明木材。

所得紫外屏蔽透明木材在短波和中波紫外光区（200nm～320nm）的透光率在5%以下，在长波紫外光区（320nm～400nm）的透光率为58%，在可见光区（400nm～800nm）的透光率为82.15%。如图1，图2和表1。

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