一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，属于薄膜制备技术领域，包括如下步骤：(1)切片工艺步骤；(2)脱色工艺步骤：将所得木材薄片浸泡入漂白剂水溶液中；(3)清洗工艺步骤：取出处理后的木材薄片，放入有机溶剂与水的混合液中清洗，将木材薄片中的残余组分、杂质清除干净；(4)渗透固化工艺步骤：将聚氨酯改性环氧树脂和固化剂渗透入制备的脱色木材薄片中，加热，进行固化反应，制得高柔性高弹性高透明度的木材薄膜。本发明专利技术的制备方法简单易行、生产成本低、绿色环保，制得的产品具有良好的耐水性能以及力学强度。

Preparation method of high flexibility, high elasticity and high transparency wood film

The invention relates to a preparation method of high flexibility high elasticity and high transparency wood film, belonging to the technical field of film preparation, including the following steps: (1) slicing process steps; (2) decolorizing process steps: soaking the wood thin slices into the bleaching agent water solution; (3) cleaning process steps: after taking out the treated wood slices, placing it In the mixture of organic solvents and water, clean the residual components and impurities in the wood slices; (4) the process of osmosis curing process: the polyurethane modified epoxy resin and the curing agent penetrated into the decolorization wood slices prepared, and heated, the curing reaction was carried out, and the high flexible, high elastic and transparent wood film was prepared. . The preparation method of the invention is simple and feasible, the production cost is low, and the product has good water resistance and mechanical strength.

【技术实现步骤摘要】
一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种木材薄膜的制备方法，特别涉及一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，属于薄膜制备

技术介绍
近年来，随着科学技术快速发展，触屏、光电探测器等传统的刚性、不透明电子器件由于其笨重且不利于携带等缺点已无法满足发展需要。新兴的光电产业，如柔性显示、全透明显示等，需要电子器件拥有柔软性、透明性，这些透明电子器件由于其柔韧和轻便等特点，在可穿戴电子、智能皮肤、可弯曲显示屏和人机界面等方面展示出很大的应用前景。透明柔性器件需要透明柔性材料作为衬底。当前，透明衬底材料主要由有机塑料、纳米纤维素薄膜制备而成。新型绿色材料的发展逐渐成为人们关注的焦点，而且国家明确提出绿色发展的理念。有机塑料采用石油为原材料加工制备而成，属于不可再生资源，不符合社会可持续发展的主题。透明木质纳米纤维素薄膜虽然具有良好的综合性能，但是制备方法过程繁琐、能耗高、效率低。木材是一种不透明材料，主要是由于木质素和抽提物的吸光性以及木材自身孔隙引起的光散射。在微观尺度上，木材细胞壁可视为以木质素和半纤维素为基质，纤维素为增强相的复合材料。将木材中对可见光具有吸收能力的木质素和抽提物溶解掉，获得纤维素(折射率＝1.53)和半纤维素(折射率≈1.53)组成的木材多孔结构，然后将折射率匹配的透明高分子材料渗透入木材细胞中，可制备出具有高透光率的透明木材。透明木材作为一种新型的木质功能复合材料，不仅保留了木材自身的复杂多孔结构，而且具有良好的透光性能和力学性能，可将透明木材应用到光电子等高科技领域中。当前，透明木材的制备，主要是通过将环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂等渗透进入、除去木质素的木材中，制备得到，这种透明木材自身具有很高的刚性，柔韧性较差，因而不能将其应用于制备透明柔性电子器件。这一缺陷也大大限制了透明木材应用于高科技领域中，因此，专利技术一种具有良好柔韧性、力学强度好的透明木材，并将其应用于柔性电子器件成为了一个非常迫切的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单易行、生产成本低、绿色环保，并且具有良好的耐水性能以及力学强度的高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的：一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)切片工艺步骤：从木材的横切面或径切面或弦切面切出木材薄片；(2)脱色工艺步骤：将步骤(2)所得木材薄片浸泡入漂白剂水溶液中，漂白剂水溶液的pH为2-7之间，将溶液加热并保温，待木材薄片由本色全部变成纯白色以后，将木材薄片取出；(3)清洗工艺步骤：取出步骤(2)处理后的木材薄片，放入有机溶剂与水的混合液中清洗，将木材薄片中的残余组分、杂质清除干净，得脱色木材薄片，然后，将脱色木材薄片放入乙醇(甲醇或丙酮)中保存；(4)渗透固化工艺步骤：将聚氨酯改性环氧树脂和固化剂渗透入步骤(3)制备的脱色木材薄片中，加热，进行固化反应，制得高柔性高弹性高透明度的木材薄膜。步骤(1)中，所述木材为任何一种木材，包括针叶材、阔叶材等，在此没有特别限定；所述的木片薄片的厚度在此没有特别限定，厚度优选为50微米-2000微米，更为优选为200微米-500微米，最为优选的是<200微米。步骤(2)中，所述漂白剂水溶液中溶质为亚氯酸钠或次氯酸钠或者两者的混合物(两者混合物比例不限定)，溶质的质量分数浓度为0.1-20％，更为优选为0.5-10％，最为优选为1％-5％。步骤(2)中，所述漂白剂水溶液的pH值用醋酸调节，调节pH值为4-5。步骤(2)中，所述加热的温度为40℃-100℃，更为优选为50℃-100℃，最为优选为80℃-100℃；所述保温时间为0.5-3小时，到木材薄片有本色全部变为白色。步骤(2)中，所述本色为木材自身本来的颜色。步骤(3)中，所述有机溶剂为乙醇、甲醇或丙酮中的一种或几种任意比例的混合物。步骤(3)中，所述混合液中有机溶剂与水的体积比例为0:1-1:0，优选为1:9-9:1，更为优选为1:9、2:8、5:5、8:2。步骤(3)中，所述放入有机溶剂与水的混合液中清洗为依次放入乙醇和水体积比例为2:8、5:5、8:2的混合溶液中清洗。步骤(4)中，所述聚氨酯为：其中，Ar是异氰酸酯，包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或者六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种，B是聚四氢呋喃醚二醇-CH2CH2CH2CH2O-或聚氧化乙烯二醇-CH2CH2O-或聚四氢呋喃-氧化乙烯二醇或者聚氧化丙烯二醇中的任意一种，B的聚合物分子量为500-3000。步骤(4)中，所述环氧树脂为E51型环氧树脂或E44型环氧树脂中的一种或两种任意比例的混合物。步骤(4)中，所述聚氨酯改性环氧树脂为：聚氨酯改性环氧树脂的制备方法为：将异氰酸酯和聚醚二醇在50-150℃条件下反应0.5-5小时得到聚氨酯预聚物，然后将反应所得聚氨酯预聚物加入环氧树脂中，在70-150℃条件下反应0.5-5小时，制备得到聚氨酯改性环氧树脂。预聚物加入量占环氧树脂质量分数为5％-80％。步骤(4)中，所述固化剂为胺类固化剂，如乙二胺、二乙烯三胺、间苯二胺、4,4-二氨基二苯基甲烷、1,3-二氨甲基环己烷、4,4-二氨基环己基甲烷等胺类固化剂中的一种或几种任意比例的混合。步骤(4)中，所述渗透包括真空负压渗透或者等静压高压渗透等方法中的一种或几种混合使用。等静压方法中压力为0.5-50MPa，保压时间为0.5-30min。步骤(4)中，所述固化剂占聚氨酯改性环氧树脂和固化剂总质量的比例为5％-60％，优选为10％-50％，更为优选为20％-40％。步骤(4)中，所述固化反应的加热温度为室温-250℃，优选为室温-150℃。室温一般指25℃。本专利技术的优点：本专利技术首创性地采用“切片工艺步骤—脱色工艺步骤—清洗工艺步骤—渗透固化工艺步骤”连续化工艺制备出一种高柔性、高弹性、高透明木材薄膜。该木材薄膜的透光率达到90％以上，雾度为40％以下，薄膜拉伸强度达到35MPa，该专利技术可以推动木材在柔性光电子器件等高附加值领域的应用，不仅促进透明薄膜材料绿色化发展，而且对木材科学的发展同样具有巨大的推动作用。下面通过附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明，但并不意味着对本专利技术保护范围的限制。附图说明图1为本专利技术实施例1中弦切面木片从本色变为纯白色的过程图。图2为本专利技术实施例2中横切面木片从本色变为纯白色的过程图。图3为本专利技术实施例1和实施例2制备的弦切面和横切面柔性透明木材薄膜的透光率。图4为本专利技术实施例1和实施例2制备的弦切面和横切面柔性透明木材薄膜的雾度。图5为本专利技术实施例1中弦切面柔性透明木材薄膜和木片的拉伸强度对比图。图6为本专利技术实施例2中横切面柔性透明木材薄膜和木片的拉伸强度对比图。图7为本专利技术实施例1中弦切面柔性透明木材薄膜的实物产品。图8为本专利技术实施例2中横切面柔性透明木材薄膜的实物产品。具体实施方式实施例1：一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)切片工艺步骤：取一根杨木，从木材的弦切面切出一片厚度为200微米的木片(长×宽×厚＝10cm×5cm×0.02cm)；(2)脱色工艺步骤：将步骤(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)切片：从木材的横切面或径切面或弦切面切出木材薄片；(2)脱色：将步骤(2)所得木材薄片浸泡入漂白剂水溶液中，漂白剂水溶液的pH为2‑7之间，将溶液加热并保温，待木材薄片由本色全部变成纯白色以后，将木材薄片取出；(3)清洗：取出步骤(2)处理后的木材薄片，放入有机溶剂与水的混合液中清洗，将木材薄片中的残余组分、杂质清除干净，得脱色木材薄片，然后，将脱色木材薄片放入乙醇、甲醇或丙酮中保存；(4)渗透固化：将聚氨酯改性环氧树脂和固化剂渗透入步骤(3)制备的脱色木材薄片中，加热，进行固化反应，制得高柔性高弹性高透明度的木材薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)切片：从木材的横切面或径切面或弦切面切出木材薄片；(2)脱色：将步骤(2)所得木材薄片浸泡入漂白剂水溶液中，漂白剂水溶液的pH为2-7之间，将溶液加热并保温，待木材薄片由本色全部变成纯白色以后，将木材薄片取出；(3)清洗：取出步骤(2)处理后的木材薄片，放入有机溶剂与水的混合液中清洗，将木材薄片中的残余组分、杂质清除干净，得脱色木材薄片，然后，将脱色木材薄片放入乙醇、甲醇或丙酮中保存；(4)渗透固化：将聚氨酯改性环氧树脂和固化剂渗透入步骤(3)制备的脱色木材薄片中，加热，进行固化反应，制得高柔性高弹性高透明度的木材薄膜。2.根据权利要求1所述的高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，其特征在于：所述木材为针叶材或阔叶材；所述的木片薄片的厚度为50微米-2000微米。3.根据权利要求1所述的高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，其特征在于：所述漂白剂水溶液中溶质为亚氯酸钠或次氯酸钠或者两者的混合物，溶质的质量分数浓度为0.1-20％。4.根据权利要求1所述的高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，其特征在于：所述漂白剂水溶液的pH值用醋酸调节为pH值4-5。5.根据权利要求1所述的高柔性高弹性高透明度木材薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述加热的温度为40℃-100℃。6.根据权利要求1所述的高柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐启恒，郭文静，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11