一种用于染色的竹材的制备方法
技术领域
本发明涉及竹木加工技术领域,具体涉及一种用于染色的竹材的制备方法。
背景技术
竹材制品在日常生活中经常使用,一般以纯天然颜色较为常见,但出于视觉特性和装饰特性,往往需要对竹材制品进行染色。由于竹材在自然环境下能与空气中的氢产生反应发生变色;竹材中的含酚类物质与空气接触后极易被氧化产生颜色更深的醌类物质,竹材中的木质素的降解产物也对光极不稳定,在其照射下容易发生降解,在微生物的作用下竹材中的纤维素含量减少,木质素含量相对增加,其显色基因的含量随之增加。另外,从竹材生长地到加工基地通常路途较远,砍伐后的竹材多数不能得到及时有效彻底的适当前处理,致使存储运输过程中竹材内在的有机物、营养物质在气温的变化下发生转变(如竹材内的糖分、蛋白质等营养物质易霉变,易产生烂条、黑节等诸多现象),而直接或间接影响面材料的取材;以上种种情况虽然不会改变竹材的物理及化学性能,但严重影响竹材的自然外观。为改善竹材的外观,人们试图给竹材染色;但由于竹材特有的物理和化学性能,使得竹材难以上色。
但是竹材染色最大的难点往往在于染料的渗透性,需要长时间的蒸煮或者采用抽真空再高温高压的方式,往往染色时间很长或者成本很高。例如现在常用的竹材颜色处理方式为产品表层着色,如水性色浆着色或油溶色精涂层着色,或刨切单板染色后再贴面,以改善产品颜色。前者着色效果不好,后者染色成本高。市场需要将速生木材或竹材直接染色,以改善材料的品质,且便于加工。由于竹木材料厚度大,尺寸长,在常规条件下靠染色液的自身渗透性很难将木材均匀透彻染色,竹材、木材染色都只停留在表面处理,没能深度渗入、渗透,所以大多数竹材、木材的染色产品都表现出假色、色浅、容易掉色。、漏出底色等缺陷。
因此,我们有必要重新研制出一种新型安全的竹材的染色方法,以此来解决现如今竹材染色行业的问题,更好的促进竹材染色行业的发展,为社会做出相应的贡献,这是一件十分有必要的事情。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前由于竹木材料主要靠染色液的自身渗透性很难将均匀透彻染色,只停留在表面处理,没能深度渗入、渗透,导致出现掉色的问题,提供一种用于染色的竹材的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:
一种用于染色的竹材的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)将竹材、稀硫酸溶液进行混合,在温度70~80℃下混合10~12h,取出,再用蒸馏水浸泡3~5次,每次25~30min,再在温度70~80℃下烘干,得烘干后的木材;
(2)将烘干后的木材、水进行混合,加入氢氧化钠,在温度100~140℃下蒸煮70~90 min,过滤,得蒸煮后的木材,将蒸煮后的木材用温度37~40℃的水洗涤,得洗涤后的木材,按质量比1:40~50,将洗涤后的木材、水进行混合,加入复合酶,在温度50~60℃下处理25~30min,取出,得处理后的木材,将处理后的木材用温度37~40℃的水洗涤,得洗涤后的木材a;
(3)将洗涤后的木材a、氢氧化钠溶液、异丙醇放入容器中进行混合,加入洗涤后的木材a质量的0.01~0.03%的醚化剂,在温度30~35℃水浴中反应2~3 h,取出,得反应后的木材,将反应后的木材用盐酸溶液、甲醇溶液、无水乙醇洗涤并抽滤,反复2~3次,取出,得洗涤后的木材b,将洗涤后的木材b置于温度80~90℃下干燥,得干燥后的木材;
(4)将干燥后的木材在恒温水浴锅90~ 100℃的温度下加热10~15 min,取出,得加热后的木材,将加热后的木材用蒸馏水水洗2~3次,再放置在鼓风干燥箱内,在温度100~105℃条件下干燥1~2h ,冷却至室温后,即得用于染色的竹材。
所述步骤(1)中取直径10~50mm,长度500~800mm的竹材。
所述步骤(2)中复合酶是按质量比1:1,将α-淀粉酶、果胶酶进行混合,即得复合酶。
所述步骤(2)中复合酶的加入量为1~3 g/L。
所述步骤(3)中洗涤后的木材a、氢氧化钠溶液、异丙醇的质量比1:2~3:7~8。
所述步骤(3)中醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:本发明先通过稀硫酸对木材进行前期处理,降低竹材中半纤维素的含量,为后续处理提供有利条件,从而在利用用复合酶和碱处理过程中,使果胶酶能够更好的分解内部的胶质部分导致竹纤维分离,纤维内的孔道会相应增大,提高了染料在纤维内的扩散系数,从而使其上染率提高,加上α-淀粉酶、碱处理后,使竹材内部结构也发生了一定变化,染料与纤维能较好地生成共价键,使水溶性染料沉积在纤维上,从而提高了染色耐洗牢度,进一步减少脱色现象。同时再利用醚化剂对竹材进行改性,由于季铵化改性竹材中带正电荷的季铵基团与染料中由于羟基在水溶液中电离生成氧负离子的带负电荷之间依靠正、负电荷的相互吸引而结合,从而进一步提高竹材与染料的结合率。
具体实施方式
复合酶是按质量比1:1,将α-淀粉酶、果胶酶进行混合,即得复合酶。
醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
一种用于染色的竹材的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)取直径10~50mm,长度500~800mm的竹材,按质量比1:3~4,将竹材、0.5mol/L稀硫酸溶液进行混合,在温度70~80℃下混合10~12h,取出,再用蒸馏水浸泡3~5次,每次25~30min,再在温度70~80℃下烘干,得烘干后的木材;
(2)按质量比1:40~50,将烘干后的木材、水进行混合,加入10~15g/L的氢氧化钠,在温度100~140℃下蒸煮70~90 min,取出,得蒸煮后的木材,将蒸煮后的木材用温度37~40℃的水洗涤,得洗涤后的木材,按质量比1:40~50,将洗涤后的木材、水进行混合,加入1~3 g/L复合酶,在温度50~60℃下处理25~30min,取出,得处理后的木材,将处理后的木材用温度37~40℃的水洗涤,得洗涤后的木材a;
(3)按质量比1:2~3:7~8,将洗涤后的木材a、氢氧化钠溶液、异丙醇放入容器中进行混合,加入洗涤后的木材a质量的0.01~0.03%的醚化剂,在温度30~35℃水浴中反应2~3 h,取出,得反应后的木材,将反应后的木材用1.0mol/L盐酸溶液、0.5mol/L甲醇溶液、无水乙醇洗涤并抽滤,反复2~3次,取出,得洗涤后的木材b,将洗涤后的木材b置于温度80~90℃下干燥,得干燥后的木材;
(4)将干燥后的木材在恒温水浴锅90~ 100℃的温度下加热10~15 min,取出,得加热后的木材,将加热后的木材用蒸馏水水洗2~3次,再放置在鼓风干燥箱内,在温度100~105℃条件下干燥1~2h ,冷却至室温后,即得用于染色的竹材。
实施例1
复合酶是按质量比1:1,将α-淀粉酶、果胶酶进行混合,即得复合酶。
醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
一种用于染色的竹材的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)取直径10mm,长度500mm的竹材,按质量比1:3,将竹材、0.5mol/L稀硫酸溶液进行混合,在温度70℃下混合10h,取出,再用蒸馏水浸泡3次,每次25min,再在温度70℃下烘干,得烘干后的木材;
(2)按质量比1:40,将烘干后的木材、水进行混合,加入10g/L的氢氧化钠,在温度100℃下蒸煮70 min,取出,得蒸煮后的木材,将蒸煮后的木材用温度37℃的水洗涤,得洗涤后的木材,按质量比1:40,将洗涤后的木材、水进行混合,加入1g/L复合酶,在温度50℃下处理25min,取出,得处理后的木材,将处理后的木材用温度37℃的水洗涤,得洗涤后的木材a;
(3)按质量比1:2:7,将洗涤后的木材a、氢氧化钠溶液、异丙醇放入容器中进行混合,加入洗涤后的木材a质量的0.01~0.03%的醚化剂,在温度30℃水浴中反应2h,取出,得反应后的木材,将反应后的木材用1.0mol/L盐酸溶液、0.5mol/L甲醇溶液、无水乙醇洗涤并抽滤,反复2次,取出,得洗涤后的木材b,将洗涤后的木材b置于温度80℃下干燥,得干燥后的木材;
(4)将干燥后的木材在恒温水浴锅 100℃的温度下加热15 min,取出,得加热后的木材,将加热后的木材用蒸馏水水洗3次,再放置在鼓风干燥箱内,在温度105℃ 条件下干燥2h ,冷却至室温后,即得用于染色的竹材。
实施例2
复合酶是按质量比1:1,将α-淀粉酶、果胶酶进行混合,即得复合酶。
醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
一种用于染色的竹材的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)取直径40mm,长度700mm的竹材,按质量比1:3,将竹材、0.5mol/L稀硫酸溶液进行混合,在温度75℃下混合11h,取出,再用蒸馏水浸泡4次,每次27min,再在温度75℃下烘干,得烘干后的木材;
(2)按质量比1:45,将烘干后的木材、水进行混合,加入12g/L的氢氧化钠,在温度120℃下蒸煮75 min,取出,得蒸煮后的木材,将蒸煮后的木材用温度39℃的水洗涤,得洗涤后的木材,按质量比1:45,将洗涤后的木材、水进行混合,加入1~3 g/L复合酶,在温度55℃下处理27min,取出,得处理后的木材,将处理后的木材用温度38℃的水洗涤,得洗涤后的木材a;
(3)按质量比1:2:7,将洗涤后的木材a、氢氧化钠溶液、异丙醇放入容器中进行混合,加入洗涤后的木材a质量的0.02%的醚化剂,在温度33℃水浴中反应2h,取出,得反应后的木材,将反应后的木材用1.0mol/L盐酸溶液、0.5mol/L甲醇溶液、无水乙醇洗涤并抽滤,反复2次,取出,得洗涤后的木材b,将洗涤后的木材b置于温度85℃下干燥,得干燥后的木材;
(4)将干燥后的木材在恒温水浴锅95℃的温度下加热13 min,取出,得加热后的木材,将加热后的木材用蒸馏水水洗2次,再放置在鼓风干燥箱内,在温度104℃ 条件下干燥1h ,冷却至室温后,即得用于染色的竹材。
实施例3
复合酶是按质量比1:1,将α-淀粉酶、果胶酶进行混合,即得复合酶。
醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
一种用于染色的竹材的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)取直径50mm,长度800mm的竹材,按质量比1:4,将竹材、0.5mol/L稀硫酸溶液进行混合,在温度80℃下混合12h,取出,再用蒸馏水浸泡5次,每次30min,再在温度80℃下烘干,得烘干后的木材;
(2)按质量比1:50,将烘干后的木材、水进行混合,加入15g/L的氢氧化钠,在温度140℃下蒸煮90 min,取出,得蒸煮后的木材,将蒸煮后的木材用温度40℃的水洗涤,得洗涤后的木材,按质量比1:50,将洗涤后的木材、水进行混合,加入3 g/L复合酶,在温度60℃下处理30min,取出,得处理后的木材,将处理后的木材用温度40℃的水洗涤,得洗涤后的木材a;
(3)按质量比1:3:8,将洗涤后的木材a、氢氧化钠溶液、异丙醇放入容器中进行混合,加入洗涤后的木材a质量的0.03%的醚化剂,在温度35℃水浴中反应3 h,取出,得反应后的木材,将反应后的木材用1.0mol/L盐酸溶液、0.5mol/L甲醇溶液、无水乙醇洗涤并抽滤,反复3次,取出,得洗涤后的木材b,将洗涤后的木材b置于温度90℃下干燥,得干燥后的木材;
(4)将干燥后的木材在恒温水浴锅100℃的温度下加热15 min,取出,得加热后的木材,将加热后的木材用蒸馏水水洗3次,再放置在鼓风干燥箱内,在温度105℃ 条件下干燥2h ,冷却至室温后,即得用于染色的竹材。
由上可知,实施例3所制备的竹材效果最好,因此选择3份等量的实施例3所制备的竹材,将其用于不同的染料中,进行等时间的染色试验,检测其上染率。
实施例3具体检测情况如表1
表1
检测项目 |
红色染料 |
黑色染料 |
白色染料 |
上染率(%) |
87.29 |
85.23 |
91.56 |
对比例:选用未处理过的竹材
方法:选取等量的实施例3与对比例所制备的竹材作为试验样本,分别置于相同的染色液中,等待24h后,根据标准GB/T 2374-2007检测竹材染色的固色率以及上色率,采用剥离强度测试仪检测实施例与对比例的竹材的玻璃强度值。
竹材染色具体检测情况如表2
表2
检测项目 |
实施例 |
对比例 |
上色率(%) |
87.59 |
53.18 |
固色率(%) |
82.2 |
50.18 |
剥离强度(MPa) |
67.59 |
46.28 |
由上可知,本发明所制备的用于染色的竹材,上色率高,固色程度高,是一种安全且高效的用于染色的竹材,值得推广和使用。