一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法

本发明涉及木材孔道中三维网络结构构筑方法。

背景技术：

1、木材是一种复杂的具有多尺度结构的生物聚合物复合材料。在物理结构上，木材具有天然的各向异性的层次结构，由定向排列的纤维细胞和管胞等组成，形成了木材中不同孔径的蜂窝网状结构。在化学组成上，木材的主要成分有纤维素、半纤维素和木质素，可通过机械、化学、生物等工艺从木材中提取出纳米级的纤维素，实现木材的高效利用。纤维素大分子链上的羟基，在纤维素分子内和分子间形成大量的氢键链接，使得纤维素具有稳定的结构，从而使得纤维素难于溶解于常见的溶剂。其中如n-甲基吗啉-n-氧化物(nmmno)溶剂体系、氯化锂/二甲基乙酰胺(dmac)溶剂体系等可实现纤维素的溶解，但是现有技术难于在木材的孔道中构建出新的三维结构，且横切面木材的易断不易弯折。

技术实现思路

1、本发明要解决现有难于在木材的孔道中构建出新的三维结构，且横切面木材易断不易弯折的问题，进而提供一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法。

2、一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，它是按以下步骤进行的：

3、一、浸渍置换：

4、将脱木素木材置于氯化锌溶液中反应，然后将反应后的木材依次置于乙醇和去离子水中静置，然后取出再置于叔丁醇水溶液中置换出孔道中原有的水分，最后将木材依次进行冷冻及冻干，得到具有三维网络结构的木材；

5、二、水浸润：

6、将具有三维网络结构的木材置于水中浸润，得到具有三维网络结构的超柔性木材。

7、本发明的有益效果是：

8、1、纤维素在氯化锌溶液中溶解再生后，在孔道结构中构筑出三维网络型结构；

9、2、在木材孔道结构中构筑出三维网络结构，丰富了木材的孔道结构，有望进一步应用在电催化、柔性传感器、木材基蒸发器、木材基纳米发电机等生产领域；

10、3、氯化锌处理后的木材置于水中浸润一段时间后，具有良好的柔韧性特征，可实现横切面木材的完全对折。

11、4、采用氯化锌处理木材，成本低，方法简单，可规模化生产；

12、5、本发明使用的氯化锌等试剂都是常用原料，对反应设备要求低，反应条件温和。

13、说明书附图

14、图1为实施例一步骤一中所述的脱木素木材横截面sem图。

15、图2为实施例一步骤一制备的具有三维网络结构的木材的sem图；

16、图3为实施例一制备的具有三维网络结构的超柔性木材在室温下对折示意图；

17、图4为实施例一步骤一中所述的脱木素木材与实施例一步骤一制备的具有三维网络结构的木材拉伸试验的应力应变曲线示意图；

18、图5为实施例一步骤一中所述的脱木素木材与实施例一步骤一制备的具有三维网络结构的木材弯曲试验的应力应变曲线示意图；

19、图6为实施例一步骤一中所述的脱木素木材与实施例一步骤一制备的具有三维网络结构的木材拉伸强度和弯曲强度的柱状图。

技术特征：

1.一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的脱木素木材具体是按以下步骤进行的：将木材置于亚氯酸钠溶液中，在温度为60℃～80℃的条件下处理直至木材变成白色，得到脱木素木材；所述的亚氯酸钠溶液的质量百分数为1％～3％，ph为4.5～5.0。

3.根据权利要求2所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于所述的木材为轻木、杨木、椴木或樟子松。

4.根据权利要求2所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于所述的木材为横切面木材，木材厚度为1mm～5mm。

5.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的氯化锌溶液中氯化锌的质量百分数为60％～80％。

6.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤一中将脱木素木材置于氯化锌溶液中，在温度为50℃～80℃的条件下，反应1h～6h。

7.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤一中将反应后的木材先置于乙醇中静置10min～60min，然后置于去离子水中静置1h～6h。

8.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤一中取出再置于叔丁醇水溶液中静置6h～18h，置换出孔道中原有的水分；所述的叔丁醇水溶液中叔丁醇的质量百分数为15％～25％。

9.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的冷冻具体是在温度为-15℃～-30℃的条件下，冷冻10h～14h；步骤一中所述的冻干具体是在冷阱温度为-65℃～-40℃及真空度1pa～5pa的条件下，冷冻干燥3h～8h。

10.根据权利要求1所述的一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，其特征在于步骤二中将具有三维网络结构的木材置于水中浸润3h～48h。

技术总结一种具有三维网络结构的超柔性木材的制备方法，它涉及木材孔道中三维网络结构构筑方法。本发明要解决现有难于在木材的孔道中构建出新的三维结构，且横切面木材易断不易弯折的问题。方法：一、浸渍置换；二、水浸润。本发明用于具有三维网络结构的超柔性木材的制备。技术研发人员：高丽坤,李石磊,刘京硕,刘志航,杨聪聪,王敏,金芮西,李坚受保护的技术使用者：东北林业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/9