一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法，其技术方案要点包括如下步骤：1)配置混合溶液A：混合溶液A由亚氯酸钠、乙酸与去离子水组成；2)配置混合溶液B：混合溶液B由水合柠檬酸、去离子水与环氧大豆油组成；3)预处理：将杨木单板放入预先配置好的混合溶液A中，进行脱木素处理,得到木质纤维模板；4)浸渍处理：在真空干燥箱内将木质纤维模板浸入混合溶液B中；5)后处理：将木片从溶液中拿出，去除表面溶液后，置于聚四氟乙烯薄膜中，并用锡纸裹包放置在鼓风干燥箱内进行固化处理；本发明专利技术采用真空浸渍的方法将ESO/CA溶液浸渍到木材管腔内，通过高温固化的方式制备具有一定疏水性和柔性的木基复合材料。水性和柔性的木基复合材料。水性和柔性的木基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法


[0001]本专利技术涉及木材功能改性和环保
，尤其是一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法。

技术介绍

[0002]目前制备疏水性杨木单板的方法主要是浸渍法和水热法，具体的原理可以概括为利用低表面能物质对木材粗糙表面进行涂层以及物理填充改性，或者采取化学的方法，如乙酰化、醛化反应等，这类物质可以与木材表面上大量存在的亲水性羟基反应，从而达到疏水的目的。
[0003]比如公开号为CN108381707B的中国专利技术专利公开了一种提高木材疏水性的方法及改性后的木材，所述方法包括：1)前处理：将烷基烯酮二聚体胶粒熔融，然后将木材浸入熔融液中，烘干；2)预改性：将步骤(1)烘干后的木材先浸入聚乙二醇
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b
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聚乳酸的三氯甲烷溶液中，再浸入聚丙烯酰胺的水溶液中，洗涤至中性，烘干；3)改性：将步骤2)烘干后的木材、烷基化试剂、茶碱和仲胺加入高压反应釜充分反应，得到改性后的木材；采用上述方法制得的改性后的木材具有优异的疏水性，其与水的接触角在160
°
以上。
[0004]采用上述以及传统的物理化学方法制备疏水木材虽然成本较低、产物较稳定，但是上述方案中所使用的烷基烯酮二聚体、三氯甲烷等物质具有一定的毒性，同时在化学制备的过程中会产生一定的废液，制备过程不环保，与目前绿色化学以及可持续发展的大环境背道而驰；除此之外，近年来也有一些学者采用一些疏水性的酶来改善木材疏水性。
[0005]比如公开号为CN105039953B的中国专利技术专利公开了一种蛋白质自组装构筑超疏水表面的方法，该方法利用溶菌酶相转变的过程中自发形成的微纳米级小颗粒相互聚集沉积、吸附在基材表面构筑具有微纳米级多孔结构的溶菌酶相转变产物膜，然后通过简单的化学或物理修饰方法，在具有微纳米结构的溶菌酶相转变产物膜上修饰低表面能物质，得到具有超疏水性表面的基材；本专利技术操作简单，溶菌酶相转变过程中形成的微纳米级颗粒可以吸附在多种基材如聚合物、无机物、金属、棉布等表面上，而且基材表面吸附的溶菌酶相转变产物膜具备一定的热稳定性和机械稳定性，能够承受
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196℃到200℃的温度刺激，且胶带撕拉后基材表面仍具备超疏水性，可长期保持超疏水性能，在工业方面具有很好的应用前景。
[0006]上述这种利用生物酶的方法虽然制取简单、可生物降解，具有环保性，但是成本居高不下，只停留在实验室阶段，因此，需要寻找生物安全的替代品，开发出一种完全可再生且对环境无公害的材料来制备疏水木材。
[0007]环氧大豆油(简称ESO)，是一类有机物，常温下为浅黄色黏稠油状液体，如今，ESO主要在塑料工业中用作增塑剂，也有部分学者通过将ESO或ESO与合成环氧树脂的混合物与某些用于环氧树脂的传统固化剂(如胺和酸酐)交联形成新型树脂；柠檬酸(CA)是一种三羧酸，是由丝状真菌黑曲霉以工业规模生产的商品，通常做酸化剂、抗氧化剂、酸度调节剂、螯合剂、清洁剂以及一些网状纤维生产中的催化剂，最近的研究发现CA还具备自催化特性，因
此当CA用作环氧树脂交联剂时，无需催化剂即可产生具有合理性能的生物基聚合物，而且整个反应过程完全环保，不会产生有毒残留物。

技术实现思路

[0008]针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的目的是提供一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法，采用真空浸渍的方法将ESO/CA溶液浸渍到木材管腔内，通过高温固化的方式制备具有一定疏水性和柔性的木基复合材料。
[0009]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0010]一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法，包括如下步骤：
[0011]1)配置混合溶液A：将亚氯酸钠与去离子水按照一定比例在混合设备中充分混合，待溶液均匀后使用乙酸将其pH值控制在一定范围，形成混合溶液A；
[0012]2)配置混合溶液B：将水合柠檬酸和去离子水按照一定比例在混合设备中充分混合，混合均匀后将一定量的环氧大豆油缓慢滴加到柠檬酸溶液中，充分搅拌，形成混合溶液B；
[0013]3)预处理：将杨木单板放入预先配置好的混合溶液A中，处理一段时间后，将制得的木质纤维模板取出，并用去离子水冲洗干净后将其放入冷冻干燥机内冷冻、干燥，完成木材预处理；
[0014]4)真空浸渍：将木质纤维模板浸入混合溶液B，然后放入真空箱内，抽真空至一定的真空度，使木材周围的混合溶液B在一定的压差条件下通过浸润以及扩散作用进入到木材内部的孔隙中；
[0015]5)后处理：将步骤4)中浸渍后的木质纤维模板从溶液中拿出，去除表面溶液后，置于聚四氟乙烯薄膜中，随后用锡纸裹包样品，并放置在鼓风干燥箱内进行固化处理，最终获得柔性疏水杨木单板。
[0016]通过采用上述方案，ESO与CA可以产生具有一定弹性与疏水性的热固性树脂，其反应原理主要是以CA水溶液在水中分解产生的质子作为催化剂，使得ESO中的环氧基开环并且接枝CA形成交联网络结构。同时发现，环氧化物可以与羧酸反应产生含有对羟基酯键的交联网络结构，并且在催化剂存在的条件下可以参与酯交换反应，即原本交联网络产生断裂后，在其他位置形成新的共价键，从而实现材料的自我修复性能。
[0017]进一步的，步骤1)中的pH值为4.0～5.0，将杨木单板放入混合溶液A中之后，在90～100℃的条件下处理0.5～2h，在冷冻干燥机内冻干10～12h。
[0018]进一步的，步骤1)中的混合溶液A也可以选用碱性亚硫酸钠溶液，将杨木单板放入预先配置好的碱性亚硫酸钠溶液中，在100℃的温度下处理12h，随后用去离子水冲洗，最后放入2.5mol/L的H2O2溶液中漂白即可。
[0019]进一步的，步骤2)中的混合设备内的温度为80～100℃、转速为2500～3500r/min，充分搅拌时间为8～12h。
[0020]进一步的，步骤4)中真空箱内部的压力为
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0.1MPa，并且在30min内反复抽取3次。
[0021]进一步的，步骤5)中的鼓风干燥箱内的温度为70～110℃，固化处理时长为4～6h、烘箱的温度为100～140℃，固化时长为2～4h。
[0022]综上所述，本专利技术主要具有以下有益效果：
[0023]杨木属于速生丰产树种，虽然生长速度快，但纤维结构疏松、材质也相对较差，本专利技术主要针对杨木的种种缺陷，采用易配制的ESO/CA溶液浸渍木材，不仅改善了杨木易开裂的缺点，还改变了其亲水性；本专利技术中起到改善疏水作用的主要是ESO/CA溶液，采用该溶液浸渍杨木单板整体工艺简单，制备周期短，无需催化剂的添加就可以形成交联网络结构；除此之外，参与反应的ESO与CA均为绿色物质，避免了传统的石油衍生物交联剂的使用，不仅节约了石油资源，而且避免了环境的污染；本专利技术所描述的木基复合材料，相对于传统的疏水性木材，不仅成本低廉，而且对环境没有公害、可生物降解，是一种真正意义上的绿色产品，除此之外，杨木的透光性能也有了明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的柔性疏水杨木单板制备方法，其特征在于，ESO与CA可以交联制备具有一定弹性与疏水性的热固性树脂，其反应原理主要是以CA水溶液在水中分解产生的质子作为催化剂，使得ESO中的环氧基开环并且接枝CA形成交联网络结构，随后采用真空浸渍的方法将ESO/CA溶液浸渍到木材管腔内，通过高温固化的方式制备具有一定疏水性和柔性的木基复合材料；包括如下步骤：1)配置混合溶液A：将亚氯酸钠与去离子水按照一定比例在混合设备中充分混合，待溶液均匀后使用乙酸将其pH值控制在一定范围，形成混合溶液A；2)配置混合溶液B：将水合柠檬酸和去离子水按照一定比例在混合设备中充分混合，混合均匀后将一定量的环氧大豆油缓慢滴加到柠檬酸溶液中，充分搅拌，形成混合溶液B；3)预处理：将杨木单板放入预先配置好的混合溶液A中，处理一段时间后，将制得的木质纤维模板取出，并用去离子水冲洗干净后将其放入冷冻干燥机内冷冻、干燥，完成木材预处理；4)真空浸渍：将木质纤维模板浸入混合溶液B，然后放入真空箱内，抽真空至一定的真空度，使木材周围的混合溶液B在一定的压差条件下通过浸润以及扩散作用进入到木材内部的孔隙中；5)后处理：将步骤4)中浸渍后的木质纤维模板从溶液中拿出，去除表面溶液后，置于聚四氟乙烯薄膜中，随后用锡纸裹包样品，并放置在鼓风干燥箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒祖菊，高宝善，周斐，袁艳，李忠庆，徐晓旭，刘毅，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：