WO2020237917A1 - 一种竹木质材料改性方法和一种竹木质板材 - Google Patents

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Abstract

一种竹木质材料改性方法和一种竹木质板材，属于竹木质材料领域。一种竹木质材料改性方法，在20KV～60KV高压静电场作用下，对上、下两端面贴合有银板（2）的竹木质板材本体（1）进行高压静电处理。经过上述改性处理的板材沿板材厚度方向依次包括纳米银元素渗透层（3）、竹木质板材本体（1）和纳米银元素沉积层（4）/纳米银元素渗透层（3）。利用高压静电改性处理的竹木质材料，具有更深的防腐防霉处理深度，纳米银元素在板材内部的渗透深度为0.05mm～1mm，改性后的竹木质材料防腐防霉效果更加稳定。

Description

一种竹木质材料改性方法和一种竹木质板材 技术领域
本发明属于竹木质材料领域，具体地，涉及一种竹木质材料改性方法和一种竹木质板材。
背景技术
木材和竹材都是性能优良的天然高分子材料，自古以来就得到了人类的广泛使用。在科学技术高度发展的今天，尽管许多新材料层出不穷，但木材和竹材以其天然材料所特有的优势及天然、美丽的纹理在人们的生活中依然发挥着重要的作用。然而作为生物材料，木材和竹材存在其天然的缺陷，易被菌、虫、海生钻孔虫等生物侵袭，这些不足限制了它们的应用。防腐是延长木材和竹材使用寿命的重要措施，具有重要的意义。从宏观上讲，对木材和竹材进行防腐处理可以减少经济活动和人民生活对木材和竹材的需求数量，减少森林砍伐量，保护森林资源，具有生态效益；从微观上讲，对木材和竹材进行防腐可以提高木质产品抗腐朽、抗虫害性能，延长其使用年限，减少木材和竹材因降等、降级、废弃而造成的浪费，具有经济效益。腐朽菌败坏木竹材必须具备养料、水分、温度、湿度和空气等要素，这几项缺一不可，否则腐朽菌的生长发育就不会受到抑制，或者死亡。因此只要控制了这几项因子就能有效地保护木竹材。目前木竹材防腐可分为物理法和化学法两种。
物理法：即是对竹木材用油漆或涂料将竹木材暴露的表面保护起来，阻止竹木材与外界环境因素直接接触，以防止微生物的侵蚀。以竹材为例，竹材防腐的物理法包括:(1)水浸，泡水时间一般为4～12周。新鲜的竹材泡在水中时，大部分的竹液被沥出；(2)烘烤，利用新鲜竹筒表面的油燃烧烘培，使得外表皮迅速的干燥并且导致部分炭化以及淀粉和其它糖类的分解，同时可以进行竹子矫直，但过度的加热或干燥会引起严重的溃陷；(3)烟熏，用烟气熏烤竹材可以在其表面覆盖一层碳质保护膜以隔断空气，同时能够降低竹材的含水率；(4)高温干燥，对竹条进行高温干燥，既可以去杀死已经进入竹材的菌、虫，又可以降低竹材的含水率；(5)涂刷，用石灰、焦油等涂料在竹材表面以隔断空气。物理法的处理成本较低，操作简单，一般对环境无污染，但没有持久的保护性，一旦处理材被进一步加工或发生磨损和开裂，并且周围环境适宜，则腐朽菌还会再度侵害木竹材，所以物理法一般不单独使用。
中国专利公开号：CN108407018A，公开日：2018-08-17的专利文件公开了一种对木材进行防腐处理的方法：首先测试当地气候条件下木材的天然含水率，然后得到木材含水率降至10％～14％时需要的一次干燥温度C1和干燥时间T1，在65℃～75℃下木材含水率降至6％～8％时需要的二次干燥时间T2，然后进行实际的一次干燥和二次干燥，干燥完成后进行一次和二 次碳化处理即可。该方案具有如下优点：施工工艺简单，质量易于控制，施工过程不产生多余废料，无环境污染，木材经高温碳化后，形成一道高密度保护膜，阻止雨水进入木材内部，同时在高温作用下降低了木材吸湿率，不易受环境影响，木材表面进行碳化处理后，具有防腐、防蛀等特点，结合喷涂不同特性的保护层，同时处理方法简单快速，质量检测方便、施工周期短，同时提高了木材的防腐、防蛀和防潮性能，达到防水、耐磨、耐高温、抗酸碱性等优点。该发明仍存在以下不足之处：1)影响了木材表面原有的形态；2)对木材进行表面碳化，导致木材的力学性能降低；3)该发明对于木材处理深度并未提及，处理表面磨损或者开裂，腐朽菌还会再度侵害木材。
化学法：主要是用防腐剂处理，以化学药剂浸注或涂刷木竹材，这是目前最常用的木竹材防腐方法，也即通常所说的木竹材防腐处理。防腐剂能够阻碍真菌的基本代谢，如DNA(脱氧核糖核酸)、RNA(核糖核酸)、蛋白质、类脂、细胞壁的合成、有丝分裂等。不同防腐剂有着不同的性能，分别作用于腐朽菌的不同部位，从而达到抑制真菌生长繁殖、甚至杀死腐朽菌的目的，如CCA(铜铬砷)能够毒化木竹材组分以断绝真菌的营养来源，季胺盐能够使真菌表层损伤从而引起细胞内含物的漏出。化学防腐的优点是防腐效果好、残效时间长，但是防腐处理操作复杂，处理成本高，并且防腐剂一般对人体和环境都有不良影响。如何改善防腐剂的性能，提高耐久性，降低毒性是目前木竹材防腐研究的一个重点。
中国专利公开号：CN101229645A，公开日：2008-07-30的专利文件公开了一种竹木质材料防腐防霉剂，它主要由基质添加锌化合物、含铜化合物和阳离子表面活性剂得到；该发明以竹醋液、木醋液和草醋液为主要成分，复配水不溶性无机化合物制的生物(化学型)木材防腐剂，还可添加氨、铵盐或胺的含氮化合物以增加其溶解性。该发明具有如下优点：抗流失性强(流失率小于2％)、吸湿性低，无起霜现象，毒性低、防腐防霉效果好，还可以用于木材、竹材的变色处理。该发明的不足之处在于：1)防腐处理操作复杂、处理成本高；2)防腐剂对人体和环境具有一定的不良影响；3)化学药剂并未与竹木质材料产生新的交联，防腐防霉效果不稳定。
此外，木竹材改性已逐渐成为一种新的防腐手段。木竹材改性是通过热作用或化学作用使木竹材中的成分或结构发生变化，降低木竹材的吸水性，使木竹材内部环境不再适合腐朽菌或虫蚁生存。木材改性处理主要分为热处理和化学改性处理两类。热处理木材的尺寸稳定性和耐腐性提高，但是力学性质会产生一定程度的降低。木竹材的化学改性处理主要包括乙酰化处理和树脂处理。乙酰化处理是在催化剂作用下用醋酸酐与木竹材反应，使木竹材中亲水的羧基被疏水的乙酰基所置换，而使木竹材具有抗菌防蛀能力，并提高其尺寸稳定性。树脂处理是将有机单体注入木竹材内部，通过热处理、酸处理或辐射，使单体在木竹材内部聚 合或与木竹材接枝共聚形成不溶的高分子化合物。经过化学改性处理后，木竹材的尺寸稳定性和耐腐性提高，但是与防腐处理相比，价格较高，并且防腐效果还有待考察。
中国专利公开号：CN202509729U，公开日：2012-10-31的专利文件公开了一种银离子抗菌复合地板，它为层状结构，依次由耐磨层、银离子抗菌层、装饰层、基材层和平衡层叠加压制复合而成，银离子抗菌层为纳米银溶胶涂覆层。该发明一定程度上具有防霉、净化、自洁、抗菌等功能，可以防止日常生活中细菌、霉菌的生长。但是为达到防霉效果进行的多层复合工艺，增加了制作成本；而且，该发明的防腐防霉效果不佳，主要体现在：1)该发明的银离子抗菌层实际为一种溶胶涂覆层，这种抗菌覆膜的处理方式，在自然环境下，无法渗透至板材内部一定深度，抗菌层一旦破坏则会导致整块板材整体被破坏，防腐防霉的效果较差；2)该发明的抗菌层中银离子会与-SH反应，破坏细胞内合成酶的活性，但板材内依然存在木质素等物质待处理，故该发明无法对板材内部做彻底处理，依然存在板材腐烂发霉的可能。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有竹木质材料改性处理技术中存在操作复杂、防腐防霉效果不稳定的问题，本发明提供一种竹木质材料改性方法和一种竹木质板材。本发明的改性处理方法操作简便，且经过本发明的改性方法处理过的竹木质材料，防腐防霉效果更加稳定。
2、技术方案
一种竹木质材料改性方法，在20KV～60KV高压静电场作用下，对上、下两端面贴合有银板的竹木质板材本体进行高压静电处理。
优选地，改性方法包括：
S1、干燥待处理竹木质板材本体；
S2、将两块银板分别放置在干燥后的所述竹木质板材本体厚度方向的上、下两端面，并进行热压处理；
S3、两块所述银板中，其中一块银板连接高压静电发生器、另一块银板接地，所述高压静电发生器电压为20KV～60KV；
S4、高压静电处理2h～24h，完成所述竹木质板材本体改性处理。
优选地，连接高压静电发生器的银板连接在所述高压静电发生器的负极。
优选地，待处理的竹木质板材本体经过步骤S1干燥后，终含水率为8±3％。
优选地，对步骤S1干燥处理后的竹木质板材本体表面进行砂光处理，砂光量为0.3mm～0.5mm。
优选地，步骤S2中，热压处理温度不高于150℃，热压时板面压力为0.1MPa～0.5MPa。
优选地，经过步骤S3高压静电处理后的竹木质板材本体，将两块所述银板连接方式对调，即把原来连接在高压静电发生器上的银板接地，把原来接地的银板连接在高压静电发生器，继续进行高压静电处理。
优选地，所述银板的厚度不小于0.5mm，且含银量不小于92.5％。
优选地，所述银板的截面尺寸不小于所述竹木质板材本体的截面尺寸。
一种竹木质板材，所述板材沿板材厚度方向依次包括纳米银元素渗透层、竹木质板材本体和纳米银元素沉积层/纳米银元素渗透层。
优选地，纳米银元素包括纳米银、纳米氧化银或纳米过氧化银中的一种或几种组合。
优选地，所述纳米银元素渗透层在所述竹木质板材本体内的渗透深度为0.05mm～1mm。
优选地，所述纳米银元素沉积层的厚度为0.01mm～0.05mm。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种竹木质材料改性方法，采用20KV～60KV的高压静电场激发银板，使得银板产生纳米银微粒，具有抗菌、杀菌效果的纳米银微粒附着到与银板贴合的竹木质板材本体表面，在电场力的作用下，纳米银微粒向竹木质板材本体内部渗透；同时，在高压静电场的作用下，竹木质板材本体内的木质素在自由电子的激发下，形成断裂的化学基团(-OH和-CHO)和新的自由电子，与渗入到板材内部的纳米银微粒结合并产生交联反应，本发明的改性处理操作简便易行，且处理后的板材表面有纳米银元素沉积、内部也具有更高的改性处理深度，经检测，纳米银元素在竹木质材料内的最大渗透深度达到了1mm，所以即使竹木质板材表面磨损同样能够具有较好的防腐防霉性能，防腐防霉效果更加稳定；
(2)本发明的改性方法中，连接高压静电场的银板，被激发产生纳米银微粒，这些微粒具有优秀的抗流失性；高压静电场电压低于20KV，纳米银微粒渗透效果较差且这些纳米银微粒在板材表面分布不均匀，20KV～60KV的高压静电场能够使得银板被激发出的纳米银微粒均匀的分布在竹木质板材本体表面，竹木质材料的改性面更广、更均匀，显著提高了竹木质板材的耐候性；同时，本发明的竹木质板材本体经过高压静电场的活化，使得竹木质材料表面及内部的自由电子和断裂的化学键数增加，为竹木质板材与纳米银微粒之间的交联增加更多的化学反应位点，进一步减少了银元素的流失，显著提高竹木质板材的防腐防霉效果；
(3)本发明通过高压静电场改性的方法，解决了竹材表面天然脂肪类和表面活性低等问题，通过高压静电进一步极化材料表面，提高材料表面活性，同时活化了材料与纳米银微粒的交联反应；
(4)本发明的高压静电场改性方法消耗功率小，处理周期短，环保无污染、防腐防霉效 果更稳定。
附图说明
图1为本发明改性方法的流程图；
图2为本发明实施例1-实施例24的工作示意图；
图3为本发明实施例25-实施例48的工作示意图；
图4为本发明实施例50的工作示意图。
图中：1、竹木质板材本体；2、银板；3、纳米银元素渗透层；4、纳米银元素沉积层；5、电场方向。
具体实施方式
本发明提供一种竹木质材料改性方法，如图1所示，其中，竹木质板材包括竹制板材、木质板材以及竹木质复合板材，在20KV～60KV高压静电场作用下，对上、下两端面贴合有银板2的竹木质板材本体1进行高压静电处理。
经过20KV～60KV高压静电场激发的银板2，会产生纳米银微粒，在抗菌元素中，由于银元素具有广谱抗菌、杀菌效率高、不易产生抗药性的特点，达到抑菌或杀菌效果，纳米银微粒附着到与银板2贴合的竹木质板材本体1表面。高压静电所激发的纳米银微粒在电场力的作用下向板材内部渗透，渗透过程中纳米银微粒与空气中的氧气反应还会生成纳米氧化银或纳米过氧化银，纳米银、纳米氧化银或纳米过氧化银统称为纳米银元素，三种价态的银元素对微生物具有吸附作用，微生物被银元素吸附之后，起呼吸作用的酶就失去功效，微生物就会迅速死亡，同时，三种价态的银元素均具有很强的氧化还原能力，从而产生优秀的杀菌效果。本发明的这些纳米银元素经X射线衍射仪(XRD)测试其微粒尺寸小于100nm，研究证明微粒小于100nm具有优秀的抗流失性，这些纳米银元素在电场力的作用下，一部分向板材内部渗透，一部分纳米银元素也会沉积在竹木质板材本体1表面。
同时，在高压静电场的作用下，竹木质板材本体1内的木质素在自由电子的激发下，形成断裂化学基团(-OH和-CHO)和新的自由电子，断裂化学基团和新的自由电子会与沉积在竹木质板材本体1表面的纳米银元素结合、也会与渗入到板材内部的纳米银元素结合，形成防腐防霉交联点。与此同时，本发明的纳米银元素也会与-SH发生反应，防腐防霉处理更加彻底。本发明的防腐防霉处理操作简便易行，且处理后的板材表面有纳米银元素沉积、内部具有更深的防腐防霉处理深度，即使竹木质板材本体1表面磨损同样能够具有较好的防腐防霉性能，防腐防霉效果更加稳定。
本发明的改性方法，根据电场中带电粒子的运动现象、运动方程以及竹木质材料的渗透特性，显著提高了纳米银元素在竹木质材料的渗透运动，从而提高了竹木质板材防腐防霉处 理深度，使得板材不论是表面还是内部均得到防腐处理，有效解决了物理防腐防霉法中耐候性不高的问题。
本发明的竹木质板材防腐防霉处理步骤具体包括：
S1、将待处理竹木质板材本体1放入干燥箱干燥，干燥温度为50℃，干燥时间为12h，使得待处理竹木质板材本体1的终含水率为8±3％，这是因为竹木材在含水率较高的情况下，导致竹木材导电率增加，在高压静电作用下会引起材料表面部分碳化，降低板材的力学性能。
S2、将两块银板2分别放置在干燥后的竹木质板材本体1厚度方向的上、下两端面，并进行热压处理，热压处理包括加温加压处理，和常温加压处理，热压处理的作用主要是：1)给予一定的压力，使得银板2和竹木质板材本体1贴合更紧，有助于纳米银元素在竹木质板材本体1表面的附着和渗透；2)加热加压时，比常温加压的竹木质板材本体1反应活化快，更有利于纳米银元素与竹木质板材本体1内的化学基团结合。
S3、两块银板2中，一块银板2连接高压静电发生器，为保证更高的操作安全性，具体的，选择连接在高压静电发生负极，另一块银板2连接地线，形成静电场效果，高压静电发生器电压为20KV～60KV，使得纳米银元素具有更好的渗透效果，且分布的更加均匀。
值得一提的是，如图2所示，当上侧的银板2连接在高压静电发生负极，下侧的银板2接地，此时形成由下至上的静电场，下侧的银板2被激发的纳米银元素在静电场作用下，会向板材内部渗透，在竹木质板材本体1内部形成纳米银元素渗透层3，当然竹木质板材本体1下表面上也会有纳米银元素的沉积；但是，此时，竹木质板材本体1上侧的银板2，向板材内部渗透的较少，纳米银元素基本都沉积在竹木质板材本体1上表面上，形成纳米银元素沉积层4。
因此，如图4所示，经过步骤S3高压静电处理后的竹木质板材本体1，再将两块银板2连接方式对调，即把原来连接在高压静电发生器负极上的上侧银板2接地，把原来接地的下侧银板2连接在高压静电发生器的负极，继续进行高压静电处理。此时，原本在竹木质板材本体1上表面的纳米银元素沉积层4的纳米银元素和上侧银板2被激发的纳米银元素在静电场作用下继续往板材内渗透，在竹木质板材本体1上表面内部也形成纳米银元素渗透层3，而已形成纳米银元素渗透层3的竹木质板材本体1下侧表面也形成了一层纳米银元素沉积层4。如此设计，使得材料改性的更全面彻底，防腐防霉效果更佳。
S4、经过步骤S3高压静电处理2h～24h后，关闭高压静电场、热压机卸压，处理后的竹木质板材本体1冷却，完成竹木质板材本1的改性处理，下一步加工成型备用。值得一提的是，低于2h的高压静电处理，防腐防霉效果不稳定；高于24h，实验测得纳米银元素含量没有较大的提升。
更进一步的，为了保证银板2和竹木质板材本体1的贴合效果，对步骤S1干燥处理后的竹木质板材本体1表面进行砂光处理，砂光量为0.3mm～0.5mm，使得竹木质板材本体1表面更加平整，砂光量过少，竹木质板材本体1表面不平整，砂光量过多，造成材料浪费、成本增加。
为了防止温度过高，引起竹木质板材本体1发生碳化，步骤S2中热压处理温度不高于150℃，热压时板面压力设计为0.1MPa～0.5MPa，使得银板2和竹木质板材本体1更加贴紧。
本发明使用的银板2的厚度不小于0.5mm，可以给予银板2和竹木质板材本体1的贴合面一定的初强度，使得银板2稳定贴合在竹木质板材本体1表面，且银板2的含银量不小于92.5％，保证被激发的纳米银元素量更加充足，增加了与竹木质板材本体1内化学基团的结合率，进一步提高防腐防霉处理效果的稳定性。
为了使得竹木质板材本体1均受到处理，提高防腐防霉效果，银板2的截面尺寸不小于竹木质板材本体2的截面尺寸。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
(1)试样制备
将木质材料制成规格为50mm×50mm×20mm(长×宽×高)的试样板材。
(2)试样高压静电处理
1)将木质试样板材进行干燥，干燥后的木质试样板材终含水率为5％。
2)对经过步骤1)干燥的木质试样板材表面进行砂光处理，砂光量为0.3mm。
3)将两块55mm×55mm×2mm(长×宽×高)的银板2分别放置在干燥后的木质试样板材厚度方向的上、下两端面，银板2的含银量为92.5％，并一同放入热压机，进行热压处理，热压温度设置为常温(不加热)，板面压力设置为0.1MPa。
4)木质试样板材上侧银板2连接在高压静电发生器负极，电压为20kV；木质试样板材下侧的银板2接地。
5)对木质试样板材进行高压静电处理2h后，关闭高压电场，热压机卸压，待木质试样板材冷却，加工成型备用。
如图2所示，经过本实施例的改性方法处理后的木质试样板材沿着电场方向5，由下至上依次包括纳米银元素渗透层3、竹木质板材本体1和纳米银元素沉积层4。经检测纳米银元素渗透层3包括纳米银及纳米氧化银，纳米银元素的最大渗透深度为0.05mm；纳米银元素沉积层4的厚度为0.01mm，纳米银元素沉积层4检测到的纳米银元素包括纳米银、纳米氧化银及纳米过氧化银。
(3)试样防腐防霉性能测定
将本实施例的木质试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果。
参照实施例1的操作步骤，通过改变热压机温度、压力、高压静电场电压值或高压静电处理时间，其他操作参数不变，得另外23组木质试样板材，并测定其防腐防霉性能，测定结果见表1，纳米银元素的在木质试样板材内的最大渗透深度为0.8mm。
对比例1
(1)对比试样制备
将木质材料制成规格为50mm×50mm×20mm(长×宽×高)的对比木质试样板材。
(2)对比试样防腐防霉性能测定
将对比例1的对比木质试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果，测定结果见表1。
表1
Figure PCTCN2019106384-appb-000001
Figure PCTCN2019106384-appb-000002
实施方式25
(1)试样制备
将竹质材料制成规格为50mm×50mm×10mm(长×宽×高)的试样板材。
(2)试样高压静电处理
1)将竹质试样板材进行干燥，干燥后的竹质试样板材终含水率为11％。
2)对经过步骤1)干燥的竹质试样板材表面进行砂光处理，砂光量为0.5mm。
3)将两块55mm×55mm×2mm(长×宽×高)的银板2分别放置在干燥后的竹质试样板材厚度方向的上、下两端面，银板2的含银量为95.0％，并一同放入热压机，进行热压处理，热压设置为常温(不加热)，压力设置为0.1MPa。需要说明的是，高压静电处理后剩余的银板2可以重复多次利用。
4)竹质试样板材上侧银板2连接在高压静电发生器正极，电压为20kV，竹质试样板材下侧银板2接地。
5)对竹质试样板材进行高压静电处理2h后，关闭高压电场，热压机卸压，待竹质试样板材冷却，加工成型备用。
如图3所示，经过本实施例的改性方法处理后的竹质试样板材沿着电场方向5，由上至下依次包括纳米银元素渗透层3、竹木质板材本体1和纳米银元素沉积层4，经检测本实施例的纳米银元素渗透层3包括纳米银、纳米氧化银及纳米过氧化银，纳米银元素的最大渗透深度为0.1mm；纳米银元素沉积层4的厚度为0.01mm，纳米银元素沉积层4检测到的纳米银元素包括纳米银、纳米氧化银及纳米过氧化银。
(3)试样防腐防霉性能测定
将本实施例的竹质试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果。
参照实施例25的操作步骤，通过改变热压机温度、压力、高压静电场电压值或高压静电 处理时间，其他操作参数不变，得另外23组竹质试样板材，并测定其防腐防霉性能，测定结果见表2，纳米银元素的在竹质试样板材内的最大渗透深度为1mm。
对比例2
(1)对比试样制备
将竹质材料制成规格为50mm×50mm×10mm(长×宽×高)的对比竹制试样板材。
(2)对比试样防腐防霉性能测定
将对比例2的对比竹制试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果，测定结果见表2。
表2
Figure PCTCN2019106384-appb-000003
Figure PCTCN2019106384-appb-000004
实施例49
(1)试样制备
将7层竹木复合层合板：上下表面为1.5mm厚的杨木单板，下表面的次外层为2.5mm厚的竹片层，竹片之间的平均间隙为3mm宽，其余4层也是1.5mm厚的杨木单板。层合板的铺设方式为中间4层为正交铺设，其余上下表层的杨木和下表面次外层竹片按顺纹方向0°铺设，制成规格为50mm×50mm×20mm(长×宽×高)的竹木复合层合板试样板材。
(2)试样高压静电处理
1)将竹木复合层合板试样板材进行干燥，干燥后的木质试样板材终含水率为8％。
2)对经过步骤1)干燥的竹木复合层合板试样板材表面进行砂光处理，砂光量为0.4mm。
3)将两块55mm×55mm×2mm(长×宽×高)的银板2分别放置在干燥后的竹木复合层合板试样板材厚度方向的上、下两端面，银板2的含银量为99.0％，并一同放入热压机，进行热压处理，热压温度设置为常温(不加热)，板面压力设置为0.5MPa。
4)竹木复合层合板试样板材上侧银板2连接在高压静电发生器负极，电压为40kV；竹木复合层合板试样板材下侧的银板2接地。
5)对竹木复合层合板试样板材进行高压静电处理24h后，关闭高压电场，热压机卸压，待竹木复合层合板试样板材冷却，加工成型备用。
与图2类似，本实施例的竹木复合层合板试样板材沿着电场方向5，由下至上依次包括纳米银元素渗透层3、竹木质板材本体1和纳米银元素沉积层4。经检测纳米银元素渗透层3包括纳米银、纳米氧化银及纳米过氧化银，纳米银元素载板材内部最大的渗透深度为0.6mm；纳米银元素沉积层4的厚度为0.02mm，纳米银元素沉积层4检测到的纳米银元素包括纳米银、纳米氧化银及纳米过氧化银。
(4)试样防腐防霉性能测定
将本实施例的竹木复合层合板试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果，测定结果见表3。
实施例50
(1)试样制备
将7层竹木复合层合板：上下表面为1.5mm厚的杨木单板，下表面的次外层为2.5mm厚的竹片层，竹片之间的平均间隙为3mm宽，其余4层也是1.5mm厚的杨木单板。层合板的铺设方式为中间4层为正交铺设，其余上下表层的杨木和下表面次外层竹片按顺纹方向0°铺设，制成规格为50mm×50mm×20mm(长×宽×高)的竹木复合层合板试样板材。
(2)试样高压静电处理
1)将竹木复合层合板试样板材进行干燥，干燥后的木质试样板材终含水率为8％。
2)对经过步骤1)干燥的竹木复合层合板试样板材表面进行砂光处理，砂光量为0.4mm。
3)将两块55mm×55mm×2mm(长×宽×高)的银板2分别放置在干燥后的竹木复合层合板试样板材厚度方向的上、下两端面，银板2的含银量为99.0％，并一同放入热压机，进行热压处理，热压温度设置为常温(不加热)，板面压力设置为0.5MPa。
4)竹木复合层合板试样板材上侧银板2连接在高压静电发生器负极，电压为40kV；竹木复合层合板试样板材下侧的银板2接地。
5)对竹木复合层合板试样板材进行高压静电处理12h后，关闭高压电场，热压机卸压。
6)再将上侧银板2接地，下侧的银板2接高压静电发生器负极，再进行热压处理，热压温度设置为常温(不加热)，板面压力设置为0.5MPa，再进行高压静电处理12h后，关闭高压电场，热压机卸压，待竹木复合层合板试样板材冷却，加工成型备用。
如图4所示，本实施例的竹木复合层合板试样板材沿着板材厚度方向，板材内部由下至上依次包括纳米银元素渗透层3、竹木质板材本体1和纳米银元素渗透层3。经检测纳米银元素渗透层3包括纳米银、纳米氧化银及纳米过氧化银，两侧纳米银元素渗透层3纳米银元素的最大渗透深度均在0.5mm。
(5)试样防腐防霉性能测定
将本实施例的竹木复合层合板试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果，测定结果见表3。
对比例3
(1)对比试样制备
将7层竹木复合层合板：上下表面为1.5mm厚的杨木单板，下表面的次外层为2.5mm厚的竹片层，竹片之间的平均间隙为3mm宽，其余4层也是1.5mm厚的杨木单板。层合板的铺设方式为中间4层为正交铺设，其余上下表层的杨木和下表面次外层竹片按顺纹方向0°铺设，制成规格为50mm×50mm×20mm(长×宽×高)的对比竹木复合层合板试样板材。
(3)对比试样防腐防霉性能测定
将对比例3的对比竹木复合层合板试样板材露天放置3个月，观察防腐防霉效果，测定结果见表3。
表3
Figure PCTCN2019106384-appb-000005
其中，防霉效果评价指标：
0：实验表面无菌丝；
1：试样表面感染菌丝面积＜1/4；
2：试样表面感染菌丝面积为1/4～1/2；
3：试样表面感染菌丝面积为1/2～3/4；
4：试样表面感染菌丝面积3/4～1；
5：试样表面感染菌丝面积1。
防腐效果(耐腐等级及重量损失百分率)评价指标见表4：
表4
耐腐朽等级 重量损失百分率
Ⅰ强耐腐 0％～10％
Ⅱ耐腐 11％～24％
Ⅲ稍耐腐朽 25％～44％
Ⅳ不耐腐 45％～70％
V腐朽 ＞70％
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

  1. 一种竹木质材料改性方法，其特征在于：在20KV～60KV高压静电场作用下，对上、下两端面贴合有银板(2)的竹木质板材本体(1)进行高压静电处理。
  2. 根据权利要求1所述的一种竹木质材料改性方法，其特征在于，包括：
    S1、干燥待处理竹木质板材本体(1)；
    S2、将两块银板(2)分别放置在干燥后的所述竹木质板材本体(1)厚度方向的上、下两端面，并进行热压处理；
    S3、两块所述银板(2)中，其中一块所述银板(2)连接高压静电发生器、另一块所述银板(2)接地，所述高压静电发生器电压为20KV～60KV；
    S4、高压静电处理2h～24h。
  3. 根据权利要求2所述的一种竹木质材料改性方法，其特征在于：待处理的竹木质板材本体(1)经过步骤S1干燥后，终含水率为8±3％。
  4. 根据权利要求2所述的一种竹木质材料改性方法，其特征在于：对步骤S1干燥处理后的竹木质板材本体(1)表面进行砂光处理，砂光量为0.3mm～0.5mm。
  5. 根据权利要求2或4所述的一种竹木质材料改性方法，其特征在于：步骤S2中，热压处理温度不高于150℃，热压时板面压力为0.1MPa～0.5MPa。
  6. 根据权利要求2所述的一种竹木质材料改性方法，其特征在于：经过步骤S3高压静电处理后的竹木质板材本体(1)，将两块所述银板(2)连接方式对调，继续进行高压静电处理。
  7. 根据权利要求2所述的一种竹木质材料改性方法，其特征在于：所述银板(2)的厚度不小于0.5mm，且含银量不小于92.5％；所述银板(2)的截面尺寸不小于所述竹木质板材本体(1)的截面尺寸。
  8. 一种竹木质板材，其特征在于：所述板材沿板材厚度方向依次包括纳米银元素渗透层(3)、竹木质板材本体(1)和纳米银元素沉积层(4)/纳米银元素渗透层(3)。
  9. 根据权利要求8所述的一种竹木质板材，其特征在于：纳米银元素包括纳米银、纳米氧化银或纳米过氧化银中的一种或几种组合。
  10. 根据权利要求8或9所述的一种竹木质板材，其特征在于：所述纳米银元素渗透层(3)在所述竹木质板材本体(1)内的渗透深度为0.05mm～1.0mm。
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