CN110091396A - 一种柔性可拉伸透明木材的制备方法 - Google Patents

一种柔性可拉伸透明木材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高分子材料技术领域的一种柔性可拉伸透明木材的制备方法，旨在解决现有技术中树脂合成复杂，成本高的技术问题，一种柔性可拉伸透明木材的制备方法，包括以下步骤：脱除木材中的木质素；将聚乙烯醇水溶液浸渍到脱除了木质素的木材中；将吸收了聚乙烯醇水溶液的木材进行干燥，即可得到柔性可拉伸的透明木材。本发明制备的透明木材具有柔性和可拉伸性能，浸渍的树脂具有价格低廉、生物相容性好、可生物降解、无毒且制备过程简单等优点。

Description

一种柔性可拉伸透明木材的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种柔性可拉伸透明木材的制备方法。
背景技术
木材作为一种性能优良的天然高分子材料，具有密度低、强重比高、美观、可再生、绿色环保等优点，广泛应用于建筑、家具、艺术品和装饰等领域。其主要化学成分是构成木材细胞壁和胞间层的物质，由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成，一般总量占木材的90%以上。纤维素和半纤维素都是无色物质，化学结构相对简单；木质素为木材中的有色组分且含有大量发光基团，结构相对复杂。利用化学方法可以将木质素脱除并浸渍与纤维素折射率匹配的透明树脂能制备具有高透过率和高雾度的透明木材。
透明木材作为一种新型的生物质材料，具有高透过率、高雾度、低密度、高模量、高强度和低导热性等特点，能分散太阳光，使其能应用于建筑材料、太阳能电池基板、磁性材料和发光材料等。透明木材的性能不仅与木材本身有关，还与浸渍的透明树脂、木材与树脂界面的粘合性能有关。现有技术中用于制作透明木材的树脂合成较为复杂，且成本较高，因此选择一种价格低廉、合成简单的树脂制备透明木材是有必要的。
聚乙烯醇（PVA）是一种由聚醋酸乙烯脂水解而成的合成高分子聚合物，毒性低、生物相容性好、力学性能优良且价格低廉，获得了研究学者们的广泛关注。聚乙烯醇树脂的折射率为1.51-1.53，与纤维素的折射率相匹配，适合用于制备柔性可拉伸的透明木材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性可拉伸透明木材的制备方法，以解决现有技术中树脂合成复杂，成本高的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种柔性可拉伸透明木材的制备方法，包括以下步骤：脱除木材中的木质素；将聚乙烯醇水溶液浸渍到脱除了木质素的木材中；将吸收了聚乙烯醇水溶液的木材进行干燥，即可得到柔性可拉伸的透明木材。
所述木材的厚度是0.2~1mm。
脱除木材中的木质素的方法包括以下步骤：将木材浸泡在次氯酸钠溶液中，直到木材变白，将木材取出并用乙醇/水的混合溶液冲洗干净；将冲洗掉次氯酸钠的木材放入双氧水中，在90℃的温度下煮1h，取出，用乙醇/水的混合溶液冲洗干净并保存在乙醇中备用。
木材在次氯酸钠溶液中浸泡，直至木材变白。
所述双氧水的浓度是5mol/L；所述乙醇/水混合溶液中乙醇和水的体积比为1:1。
所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量分数是10%。
浸渍的方法是将脱除了木质素的木材放入聚乙烯醇水溶液中，再将其放入真空干燥箱内，抽真空30min后去真空，重复3次该抽真空-去真空的过程。
聚乙烯醇水溶液的深度为木材厚度的10倍。
干燥的温度是60℃，干燥时间6h。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明制备透明木材浸渍的树脂具有价格低廉、生物相容性好、可生物降解、无毒且制备过程简单等优点；
（2）本发明所述方法得到的透明木材具有柔性和可拉伸性能。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的柔性可拉伸透明木材实物图；
图2是本发明实施例1获得的柔性可拉伸透明木材的柔性表征图；
图3是本发明实施例2获得的柔性可拉伸透明木材实物图；
图4是本发明实施例3获得的柔性可拉伸透明木材实物图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，为采用本发明实施例所述方法制备的透明木材。本发明所使用的次氯酸钠溶液是市售商品，次氯酸钠溶液中的活性氯为6~14%；
聚乙烯醇水溶液按下述方法制备：
以聚乙烯醇1799为原料，制备质量分数为10%的聚乙烯醇水溶液；
称取10g聚乙烯醇粉末，加入250ml烧杯中，再称取90g蒸馏水倒入烧杯中，利用磁力搅拌器在90℃，转速200r/min条件下搅拌6小时，得到透明的聚乙烯醇水溶液。
实施例1：
将尺寸为25×25×0.2mm的木材放置在玻璃培养皿中，加入次氯酸钠溶液至浸没木材，初步脱除木质素，直到木材变白，用体积比为1:1的乙醇/水混合溶液冲洗3次；之后将其放入5mol/L的双氧水中，90℃下煮1h，进一步去除木质素后，再次用体积比为1:1的乙醇/水混合溶液冲洗3次；
将脱除了木质素的木材放入玻璃培养皿中，加入质量分数为10%的聚乙烯醇水溶液，溶液深度为木材厚度的10倍，以保证有足量的聚乙烯醇，将其放入真空干燥箱中抽真空进行浸渍，30min后去真空后，又再次抽真空，整个过程重复3遍，木材变透明；
将木材放置在载玻片上，放在真空干燥箱中，设定温度为60℃，干燥6h就得到柔性可拉伸的透明木材，如图1和图2所示。
实施例2：将50×20×0.5mm的木材放置在玻璃培养皿中，加入次氯酸钠溶液至浸没木材，初步脱除木质素，直到木材变白，用体积比为1:1的乙醇/水混合溶液冲洗3次；之后将其放入5mol/L的双氧水中，90℃下煮1h，进一步去除木质素后，再次用体积比为1:1的乙醇/水混合溶液冲洗3次；
将脱除了木质素的木材放入玻璃培养皿中，加入质量分数为10%的聚乙烯醇水溶液，溶液深度为木材厚度的10倍，以保证有足量的聚乙烯醇，将其放入真空干燥箱中抽真空进行浸渍，30min后去真空后，又再次抽真空，整个过程重复3遍，木材变透明；
将木材放置在载玻片上，放在真空干燥箱中，设定温度为60℃，干燥6h就得到柔性可拉伸的透明木材，如图3所示。
实施例3：将35×15×1mm的木材放置在玻璃培养皿中，加入次氯酸钠溶液至浸没木材，初步脱除木质素，直到木材变白，用体积比为1:1的乙醇/水混合溶液冲洗3次；之后将其放入5mol/L的双氧水中，90℃下煮1h，进一步去除木质素后，再次用体积比为1:1的乙醇/水混合溶液冲洗3次；
将脱除了木质素的木材放入玻璃培养皿中，加入质量分数为10%的聚乙烯醇水溶液，溶液深度为木材厚度的10倍，以保证有足量的聚乙烯醇，将其放入真空干燥箱中抽真空进行浸渍，30min后去真空后，又再次抽真空，整个过程重复3遍，木材变透明；
将木材放置在载玻片上，放在真空干燥箱中，设定温度为60℃，干燥6h就得到柔性可拉伸的透明木材，如图4所示。
聚乙烯醇是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75%，属于一种生物可降解高分子材料，可由非石油路线大规模生产，价格低廉，其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众。本发明实施例采用的树脂为聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液配制方法简单，由聚乙烯醇溶液制造的柔性可拉伸透明木材具有良好的透明度且柔性和可拉伸性也是显而易见的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
脱除木材中的木质素；
将聚乙烯醇水溶液浸渍到脱除了木质素的木材中；
将吸收了聚乙烯醇水溶液的木材进行干燥，即可得到柔性可拉伸的透明木材。
2.根据权利要求1所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，所述木材的厚度是0.2~1mm。
3.根据权利要求1所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，脱除木材中的木质素的方法包括以下步骤：
将木材浸泡在次氯酸钠溶液中，直到木材变白，将木材取出并用乙醇/水的混合溶液冲洗干净；
将冲洗掉次氯酸钠的木材放入双氧水中，在90℃的温度下煮1h，取出，用乙醇/水的混合溶液冲洗干净并保存在乙醇中备用。
4.根据权利要求3所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，所述双氧水的浓度是5mol/L；所述乙醇/水混合溶液中乙醇和水的体积比为1:1。
5.根据权利要求1所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量分数是10%。
6.根据权利要求1所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，浸渍的方法是将脱除了木质素的木材放入聚乙烯醇水溶液中，再将其放入真空干燥箱内，抽真空30min后去真空，重复3次该抽真空-去真空的过程。
7.根据权利要求6所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，聚乙烯醇水溶液的深度为木材厚度的10倍。
8.根据权利要求1所述的柔性可拉伸透明木材的制备方法，其特征是，干燥的温度是60℃，干燥时间6h。
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