一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法

本发明涉及木材纸的制备方法。

背景技术：

1、纤维素纸是人类生活中最重要的基本材料之一，可用于阅读、书写、绘画、清洁、手工艺品、装饰、包装等。传统上，由纤维素纤维制成的纤维素纸是通过复杂的多步骤自下而上的方法组装而成的。由于纤维素纤维的随机分布，纤维素纸的机械性能较差，阻碍了其进一步的商业应用。借助各种物理、化学和现场辅助方法可有效提高纤维素纸的机械性能。然而，所有这些工艺，包括增加纤维素纤维间氢键堆积密度的物理热压法、增加纤维素纤维比表面积和功能基团的化学改性法、高压均质法和超声波法，以及使用外部压力、磁场和电场使纤维素排列定向的方法，都非常耗能、昂贵且效果不佳。

2、木材是地球上丰富的可持续可再生的天然资源，具来源广泛、热导率低、机械性能好、生物相容性好、低密度等优势。近几年利用化学脱木质素结合致密化的方法，可将天然木材转化为超强纤维素薄膜材料，在海水淡化、离子传输和扬声器方面显示出巨大的潜力。另外，在保持木质结构的同时调节纤维素纳米纤维的表面官能团和聚合度，也是提高木基膜材料强度的有效方法。然而，这些改性通常涉及有毒化学物质，如tempo和蒽醌，这大大增加了高性能木材薄膜制造的环境问题。此外，制备的木材薄膜无法同时兼顾强度和韧性两种属性。

3、综上所述，现有技术存在不能制备低环境影响的高强高韧木材纸。

技术实现思路

1、本发明要解决现有技术不能制备低环境影响的高强高韧木材纸的问题，进而提供一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法。

2、一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，它是按以下步骤进行的：

3、一、润胀处理：

4、在室温条件下，将脱木素的木材浸渍于润胀溶液中1min～3h，得到润胀处理的脱木素木材；

5、所述的润胀溶液为二甲基亚砜溶液、水、无水乙醇、磷酸和氢氧化钠水溶液中的一种或其中几种的混合；

6、二、致密化处理：

7、在室温条件下，将润胀处理的脱木素木材风干，得到高强度、可折叠、多功能木材纸。

8、本发明的有益效果是：

9、本发明采用对木材进行化学处理，去除木材中大部分的无定形木质素和半纤维素，保留木材组分中结晶-无定形的纤维素，从而使木材组分中无定形组分含量降低，结晶区组分含量提高，利用这种结晶区与无定形区精准调控的方式，合理调节木材细胞壁的两相结构，并在大气条件下无需借助额外的热压设备可将木材转化为木材纸，这一过程避免了高能量密集的纳米纤维素的制备过程以及热压过程，还解决了传统纸质材料强度和韧性不兼容的问题。以氢氧化钠水溶液作为例，在润胀处理过程中，水合钠离子迅速渗透到纤维素微纤维表面与羟基结合，显著促进纤维素微纤维的润胀并使纤维素纳米纤维出现部分解离。在随后的风干过程中，水分子同时充当氢键的供体和受体，随着水分子的蒸发，纤维素纳米纤维重新聚集形成更加致密的纤维素交织网络结构。这种方法实现了合理的结晶-非晶两相结构的设计，纤维素结晶度的提高以及纤维素间横向键合作用的增强为木材纸提供了超强的力学性能，同时该制备工艺简单，可规模化生产。从环境可持续性方面，对木材纸与商用打印纸和塑料进行了综合对比，展现出最低环境影响。同时木材纸还兼顾透光性、可书写性、可染色性展现了其在柔性电子、特殊装饰等领域应用的潜力。

技术特征：

1.一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤一中所述的脱木素的木材具体是按以下步骤制备：

3.根据权利要求2所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤①中所述的木材为针叶材、阔叶材或秸秆材料。

4.根据权利要求2所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤①中所述的木材厚度为0.1mm～1.5mm。

5.根据权利要求2所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤②中所述的脱木素溶液中溶质为亚硫酸钠、亚氯酸钠、双氧水、冰醋酸、氢氧化钠、硫化钠、亚硫酸氢钠和二氧化氯中的一种或其中几种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤一中当所述的润胀溶液为二甲基亚砜溶液、磷酸或氢氧化钠水溶液时，所述的润胀溶液的质量百分数为0.05％～15％。

7.根据权利要求6所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤一中当所述的润胀溶液为氢氧化钠水溶液时，所述的润胀溶液的质量分数为0.05％～1％。

8.根据权利要求1所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤一中在室温条件下，将脱木素的木材浸渍于润胀溶液中2h～3h，得到润胀处理的脱木素木材。

9.根据权利要求1所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤一中在室温条件下，将脱木素的木材浸渍于润胀溶液中2h，得到润胀处理的脱木素木材。

10.根据权利要求1所述的一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，其特征在于步骤二中在室温条件下，将润胀处理的脱木素木材风干24h～48h。

技术总结一种高强度、可折叠、多功能木材纸的制备方法，本发明涉及木材纸的制备方法。本发明要解决现有技术不能制备低环境影响的高强高韧木材纸的问题。方法：一、润胀处理；二、致密化处理。本发明用于高强度、可折叠、多功能木材纸的制备。技术研发人员：甘文涛,唐剑夫,焦鹏,董晓菲,姚泳先,尹逊泽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：2024/4/29