一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料制造技术

本发明专利技术涉及木质复合材料领域，具体涉及一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料。透明木质复合材料的原料包括：木材、类玻璃体聚合物前驱体混合物和催化剂；所述类玻璃体聚合物前驱体混合物包括：含有巯基基团的化合物、含有异氰酸酯基团的化合物和热致变色微胶囊；其中，巯基基团与异氰酸酯基团的摩尔比为2:1～3；所述热致变色微胶囊与所述类玻璃体聚合物前驱体混合物的重量比为0.5～1.5：100。本发明专利技术所制备的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料具有光学透明性、导光各向异性、低导热性、紫外线吸收性、形状可恢复性和形状可编辑性，在智能家居装饰与建材领域具有巨大的应用潜力。大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料


[0001]本专利技术涉及木质复合材料领域，具体涉及一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料。

技术介绍

[0002]基于当前化石资源日益匮乏和生态环境亟需改善等现状，为了优化能源结构分配、提高人居环境质量，促进全球可持续发展，可持续、高性能的新型建筑材料的开发成为了材料领域的重要课题。木材作为一种天然亲和的生态环境材料，具有强重比高、电热绝缘、易于加工等优点，自古以来被广泛应用于建筑、家具、室内装饰等家居环境中。近年来，透明木材由于其独特的层级结构、低密度、高光学透光率和优异机械性能而被广泛关注。而透明木材的制备主要包括两部分：脱除木材内部木质素中的发色团，向木材内部浸渍折射率与纤维素相匹配的聚合物。目前常用于透明木材制备的聚合物主要包括：聚甲基丙烯酸甲酯、环氧聚合物、N
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丁基甲基丙烯酸酯与聚乙烯吡咯烷酮等。
[0003]随着科技进步与人民生活水平提高，透明木材的制备不再局限于单纯的视觉透明，更多着眼于新功能的开发，如光致变色、热致变色、温度调节等，可为人类活动提供更多便捷与趣味。类玻璃体聚合物具有可交换的动态共价键，可在催化作用下通过交换反应调节拓扑结构，因此将其引入木材框架可赋予木质复合材料性能与形状的可编辑性，而形状可编辑的透明木质复合材料能够根据使用者需求，在特定的外部刺激作用下变换成不同形状，以更充分地服务于人居环境。目前被引入木材内部的类玻璃体聚合物主要为环氧基类玻璃体聚合物，其在使用过程中常因氧化、光降解等作用而泛黄，视觉效果欠佳。此外，木材细胞壁与类玻璃体之间的弱界面相互作用常导致机械强度较低。上述不利因素限制了类玻璃体聚合物浸渍木质复合材料在新型建材领域的应用。同时，向复合材料中引入热致变色功能有望实现材料温度的可视化监测，赋予其智能性与趣味性，但目前兼具形状可编辑性与热致变色功能的木质复合材料鲜有研究，且热致变色微胶囊的均匀分散具有挑战性。而疏水性木质复合材料的开发则有利于保障智能家居装饰与建材实际应用过程中的防污、自清洁等性能。
[0004]因此，目前亟需开发一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，使其兼具理想的视觉效果、机械性能、形状可编辑性、热致变色功能与疏水性，同时其制备方法具备工艺简单、条件温和、功能性强等优点。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术首先提供了一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，其原料包括：木材、类玻璃体聚合物前驱体混合物和催化剂；
[0006]所述类玻璃体聚合物前驱体混合物包括：含有巯基基团的化合物、含有异氰酸酯基团的化合物和热致变色微胶囊；
[0007]其中，巯基基团与异氰酸酯基团的摩尔比为2:1～3；
[0008]所述热致变色微胶囊与所述类玻璃体聚合物前驱体混合物的重量比为0.5～1.5：100。
[0009]本专利技术发现，采用上述类玻璃体聚合物前驱体混合物，同时控制巯基基团、异氰酸酯基团与热致变色微胶囊的用量在上述范围时，可制备出兼具理想的视觉效果、机械性能、形状可编辑性、热致变色功能与疏水性的透明木质复合材料。其中，上述配比的巯基基团与异氰酸酯基团点击反应产生的动态硫代氨基甲酸酯键，可赋予透明木质复合材料性能与形状的可编辑性，其形状可在外部热刺激下通过一定催化作用进行编辑，而且硫代氨基甲酸酯体系作为催化作用下可交换的动态共价网络，无需溶剂，能够有效克服现有环氧基类玻璃体聚合物所具有的氧化泛黄、视觉效果欠佳的缺陷，同时具备较强的机械性能。此外，在上述用量关系下，能够使得热致变色微胶囊在复合材料体系中均匀分散，从而实现理想的热致变色效果，且整体材料呈疏水性。
[0010]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述含有巯基基团的化合物为三羟甲基丙烷三(3
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巯基丙酸)酯；
[0011]和/或，所述含有异氰酸酯基团的化合物为六亚甲基二异氰酸酯。
[0012]本专利技术发现，使用含有上述化合物的类玻璃体聚合物前驱体混合物，能够进一步提升透明木质复合材料的视觉效果、机械性能和形状可编辑性。其中，异氰酸酯基团与木材中的羟基具有高反应活性，可显著增强浸渍聚合物与木材之间的界面结合。而且，上述类玻璃体聚合物前驱体混合物流动性强，易于渗透木材，固化条件温和。此外，热致变色微胶囊与上述前驱体混合物亲和性良好，在一定配比关系下可均匀分散进而实现理想的热致变色效果，且使得透明木质复合材料整体呈疏水性。
[0013]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述热致变色微胶囊为热致消色微胶囊或热致显色微胶囊中的至少一种。
[0014]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二丁基氧化锡中的至少一种。
[0015]在上述催化剂的催化作用下，能够进一步提升透明木质复合材料的视觉效果、机械性能和形状可编辑性。
[0016]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述催化剂与所述类玻璃体聚合物前驱体混合物的重量比为0.5
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1.5：100。
[0017]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述木材为轻木、杨木或杉木中的至少一种。
[0018]本专利技术所制备的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料具有光学透明性、导光各向异性、低导热性、紫外线吸收性、形状可恢复性和形状可编辑性。
[0019]而且，本专利技术所制备的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料形状恢复快速高效、形状编辑简便，且能高效实现热致变色，整体呈疏水性，在智能家居装饰与建材领域具有巨大的应用潜力。
[0020]进一步，本专利技术还提供了上述任一方案中疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料的制备方法，包括：对木材进行脱木素处理；而后将脱木素木材与类玻璃体聚合物前驱体混合物以及催化剂混合，经固化后制得疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料；
[0021]其中，脱木素处理包括：将木材与第一溶液反应；所述第一溶液为亚氯酸钠、次氯
酸钠、氢氧化钠或亚硫酸钠溶液中的至少一种。
[0022]在具体实施过程中，可将木材浸没于第一溶液中，在70℃～90℃下反应24～60h，期间每隔4～8h更换处理溶液。
[0023]优选地，在70℃～90℃下反应34～38h。在此条件下，木材形态不破碎，而且木质素脱除较充分，整体颜色呈白色半透明。
[0024]作为本专利技术的一种优选的实施方案，将脱木素木材与类玻璃体聚合物前驱体混合物以及催化剂混合后，先在100Pa
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300Pa的真空条件下浸渍处理，而后在常压下浸渍，然后进行固化。
[0025]作为本专利技术的一种优选的实施方案，先在100Pa
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300Pa的真空条件下浸渍处理20
‑
60min，而后在常压下浸渍60
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120min，然后进行固化。
[0026]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述固化为：采用聚四氟乙烯薄膜包覆浸渍后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，其特征在于，其原料包括：木材、类玻璃体聚合物前驱体混合物和催化剂；所述类玻璃体聚合物前驱体混合物包括：含有巯基基团的化合物、含有异氰酸酯基团的化合物和热致变色微胶囊；其中，巯基基团与异氰酸酯基团的摩尔比为2:1～3；所述热致变色微胶囊与所述类玻璃体聚合物前驱体混合物的重量比为0.5～1.5：100。2.根据权利要求1所述的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，其特征在于，所述含有巯基基团的化合物为三羟甲基丙烷三(3
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巯基丙酸)酯；和/或，所述含有异氰酸酯基团的化合物为六亚甲基二异氰酸酯。3.根据权利要求1或2所述的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，其特征在于，所述热致变色微胶囊为热致消色微胶囊或热致显色微胶囊中的至少一种。4.根据权利要求1～3中任一项所述的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二丁基氧化锡中的至少一种。5.根据权利要求4所述的疏水、热致变色和形状可编辑的透明木质复合材料，其特征在于，所述催化剂与所述类玻璃体聚合物前驱体混合物的重量比为0.5
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1.5：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建章，谭艺，龚珊珊，周文瑞，高强，骆建林，杨守禄，詹先旭，曹金锋，毕海明，
申请(专利权)人：贵阳学院贵州省林业科学研究院千年舟新材科技集团股份有限公司德华兔宝宝装饰新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：