一种透光不透明木基复合材料及其制备方法

本发明涉及木材处理，具体涉及一种透光不透明木基复合材料的制备方法。

背景技术：

1、建筑室内照明往往需要消耗大量的电力，从而造成能源消耗的严重加剧。将太阳能用于室内照明，可以极大的减少室内照明所造成的能源浪费。因此，开发一种能够将太阳能应用于室内照明的复合材料成为人们亟待开发的一个重要项目。

2、目前，透光不透明玻璃主要有三种方法：第一种是将平板玻璃放置在盘子里面固定好，在玻璃表面放置玻璃球和少许的砂子和水，利用电机，使方形盘子来回滚动，玻璃球就会研磨平板玻璃，得到透光不透明玻璃；第二种是喷砂法，利用空气压缩机，将石英砂或者金刚砂在高气压下，喷到玻璃表面，玻璃表面在砂子的冲击下，会在表面形成小小的砂点；第三种是利用化学方法，将氢氟酸涂覆在不锈钢网版或者尼龙网版上，再直接印刷在平板玻璃表面，一段时间过后，氢氟酸会腐蚀玻璃表面，造成凹凸不平的透光不透明玻璃。然而，上述方法都是通过物理方式增加漫反射，将照射在玻璃表面的光向四面八方反射出去，达到视觉不透明。此类方法存在工艺复杂、制备效率低、砂子浪费严重等问题。

3、木材作为四大材料之一，是人类生存发展进步的重要组成部分。然而，为有效保护天然林木资源，缓解天然林木供给矛盾，人工速生林在我国广泛种植。人工速生林具有生长周期短，产量高等优点，大部分速生林成材时间为5～6年，所以造成人工速生材存在质软、密度低、物理力学性能差、尺寸稳定性差且易干缩变形等缺点，严重限制了速生材在实际生产中的应用。因此，改善速生材的缺点，提高速生材性质，实现速生材高附加值利用，从而满足国民对木质材料的需求，以解决我们森林资源短缺问题且对林业经济发展具有重要意义。

4、目前，对速生材进行功能化处理以制备透明木材的方法比较常见，主要是采用脱除天然木材木质素或改性发色团，再填充折射率和纤维素接近的聚合物，如甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂等，进行透明木材的制备，但其对房间私密性的保护性较差，同时对紫外线的抵抗力较低。因此，如何对木材进行功能化处理，以形成透光不透明木基复合材料成为人们亟待解决的一个难题。

技术实现思路

1、为了解决如何将木材进行功能化处理，以形成透光不透明木基复合材料的问题，本发明的目的在于提供一种透光不透明木基复合材料及其制备方法。本发明在去木质素后，再填充折射率约等于纤维素的甲基丙烯酸甲酯和高折射率的二氧化钛，有效解决了木材不透光、易变形、强度低等问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

3、本发明的第一方面提供一种透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、以木质材料为原料，对木材进行预处理，以去除木质素和改性发色团，得到预处理的木质材料；

5、将预处理的木质材料分别在二氧化钛分散液、甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍处理的样品；

6、将浸渍处理的样品进行固化处理，得到透光不透明木基复合材料。

7、本发明首先对木质材料进行预处理，以去除吸光成分木质素和改性发色团，同时保证甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛可以进入到木材基体中，在尽量不破坏木材的前提下，本发明采用去木质素和改性发色团的方法提升木材孔隙度。然后通过合理控制真空条件，保证二氧化钛和甲基丙烯酸甲酯能够均匀到达木材机体内部，从而赋予木材透光不透明性能。

8、在一些优选的实施例中，对木材进行预处理的具体操作如下：

9、将氢氧化钠溶液涂覆在木质材料表面，然后放置于过氧化氢溶液中，经紫外照射，洗涤，冷冻干燥，得到预处理的木质材料。

10、在一些优选的实施例中，所述氢氧化钠溶液的含量为9wt％～11wt％；优选为10wt％。

11、在一些优选的实施例中，所述过氧化氢溶液的含量为30wt％。

12、在一些优选的实施例中，所述紫外照射的时间为8～10h；优选为9h。冷冻干燥的时间为12～13h；优选为12h。

13、在一些优选的实施例中，二氧化钛分散液的配置步骤如下：

14、将二氧化钛溶于乙醇中，经超声分散，得到二氧化钛分散液；

15、二氧化钛与乙醇的用量比为0.03～0.15g:100ml。

16、在一些优选的实施例中，甲基丙烯酸甲酯浸渍液的配置步骤如下：

17、将甲基丙烯酸甲酯溶液与偶氮二异丁腈在70～80℃下进行预聚合，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液；

18、偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为1wt％～3wt％。

19、在一些优选的实施例中，预处理的木质材料在二氧化钛分散液中进行浸渍处理的具体操作如下：

20、将预处理的木质材料与二氧化钛分散液进行浸渍处理，得到第一次浸渍处理样品。

21、在一些优选的实施例中，预处理的木质材料在甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理的具体操作如下：

22、将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯浸渍液进行浸渍处理，得到第二次浸渍处理样品。

23、在一些优选的实施例中，所述浸渍处理是在真空条件下浸渍处理2～4次，或者在真空条件、常压条件下分别进行交替浸渍处理2～4次；

24、其中，真空条件下浸渍处理的时间为20～40min；常压条件下浸渍处理的时间为3～5min；所述真空条件为真空度-0.06mpa～-0.08mpa。

25、将浸渍处理的样品固定在两块玻璃板之间，排出气泡后，在玻璃板的外部分别包裹1～3层保鲜膜和1～3层锡纸，然后在60～80℃下固化处理，得到透光不透明木基复合材料。

26、在一些优选的实施例中，所述木质材料为杨木、桉木、杉木、樟子松、落叶松中的任意一种。

27、本发明的第二方面提供一种透光不透明木基复合材料，采用第一方面所述的制备方法制备得到。

28、本发明的有益效果：

29、1、本发明首先对木质材料进行预处理，在不影响木材原有力学性能强度的前提下去除木质素和改性发色团，以保证木材透光，还能提升木材孔隙度。然后通过合理控制真空条件，保证二氧化钛和甲基丙烯酸甲酯能够均匀到达木材机体内部，从而赋予木材透光不透明性能，且还能提高木基复合材料的稳定性和机械性能。

30、2、本发明方法在不影响木材原有力学性能强度的前提下，去除木质素和改性发色团，木材与甲基丙烯酸甲酯均匀高度结合，浸渍到木材内部的二氧化钛提升光折射率的三个过程，最终赋予木材透光不透明性能、提高木材原有尺寸稳定性、密度及力学性能的光学复合材料。

31、3、本发明的方法明显提高了木材的机械力学性能，以铆钉的形式固定住了游离态羟基，明显弱化了木材的吸湿、吸水性能，提高了木材的使用性能，扩大了木材的适用范围。

32、4、本发明具有原材料来源广泛，绿色可再生，制备工艺简单，提供室内私密且光照度良好的环境等优点，在室内、室外建筑领域都具有极大的应用前景。

技术特征：

1.一种透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，对木材进行预处理的具体操作如下：

3.根据权利要求2所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的含量为9wt％～11wt％；所述过氧化氢溶液的含量为30wt％；所述紫外照射的时间为8～10h。

4.根据权利要求1所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，二氧化钛分散液的配置步骤如下：

5.根据权利要求1所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，甲基丙烯酸甲酯浸渍液的配置步骤如下：

6.根据权利要求1所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，预处理的木质材料在二氧化钛分散液中进行浸渍处理的具体操作如下：

7.根据权利要求6所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，预处理的木质材料在甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理的具体操作如下：

8.根据权利要求7所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，所述浸渍处理是在真空条件下浸渍处理2～4次，或者在真空条件、常压条件下分别进行交替浸渍处理2～4次；

9.根据权利要求1所述的透光不透明木基复合材料的制备方法，其特征在于，固化处理的具体操作如下：

10.一种透光不透明木基复合材料，其特征在于，采用权利要求1～9中任意一项所述的制备方法制备得到。

技术总结本发明涉及木材处理技术领域，具体涉及一种透光不透明木基复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：以木质材料为原料，对木材进行预处理，以去除木质素和改性发色团，得到预处理的木质材料；将预处理的木质材料分别在二氧化钛分散液、甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍处理的样品；将浸渍处理的样品进行固化处理，得到透光不透明木基复合材料。本发明在去木质素后，再填充折射率约等于纤维素的甲基丙烯酸甲酯和高折射率的二氧化钛，有效解决了木材不透光、易变形、强度低等问题。技术研发人员：王哲,王喜明,赵宇飞,张建颖,单晓飞,于建芳,殷敏受保护的技术使用者：内蒙古农业大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15