一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法和应用与流程

1.本发明涉及木材加工领域，具体涉及一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法和应用。

背景技术：

2.日常生活中，木质家具是常用的一类家居装修材料，具有独特的材料性能和优良的环境学特性。其中装饰美观性一直是影响消费者选择的重要因素之一，因此，研发新的木质装饰材料有着现实且重要的意义。
3.目前的木质装饰材以硬阔叶材为主，而硬阔叶材的生长周期相对较长，同时装饰纸、pp膜等装饰材料又缺少木质感，因此寻以速生人工林为基材，通过复合进行尺寸稳定性和美观性改良，获得能替代硬阔叶材的复合装饰材。
4.采用高强度微波处理速生人工林可以使其产生宏观和微观裂隙，使得速生材弱相组织进行破坏，再以树脂进行填充，可获得树脂与微波膨化木复合装饰材。专利文献cn202010061992.4提供了一种树脂填充微波膨化木材的制备方法。采用的树脂是双组份环氧树脂或双组份有机硅树脂，其黏度较大，可操作期较短，且加工后的复合材加工较难。因此需要选择新的一种材料进行替代填充树脂。
5.水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物，具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性，在污水处理、生物医用、电子传感等领域拥有潜在的应用价值，同时水凝胶一般具有较强的粘附作用。但水凝胶材料作为填充材料一般很难满足实际应用，因为其主要含有水，硬度和强度较差，同时容易发生溶胀，难与其他材料进行复合。
6.低共熔溶剂是一种特殊的离子液体，具有低蒸汽压、化学稳定性、不燃性、高溶解能力、低毒、环境友好性、制备过程100％的原子利用率和成本低等优点。目前低共熔溶剂主要应用于溶解药物和提纯、电沉积、材料制备、捕捉二氧化碳、处理生物高分子等方面。通过实验验证，低共熔溶剂可应用于水凝胶增强增韧，其主要原理是利用低共熔溶剂置换出水凝胶中的结合水。
7.因此，如何开发出一种操作简单、成本低廉，同时满足水凝胶与微波膨化木材料的复合制备方法具有重要的应用价值。

技术实现要素：

8.鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法和应用。
9.为达上述目的，本发明的技术方案为：
10.一种新型木质复合装饰材料，包括基材和填充物；其中基材为微波膨化木；填充物为水凝胶；然后水凝胶通过真空加热注入微波膨化木中，经冷冻交联后，再经低共熔溶剂对水凝胶进行增强增韧后，制备成所需木质复合装饰材料。
11.优选地，所述微波膨化木为采用微波处理得到的具有宏观裂隙的膨化木材，裂隙数量≥6000个/m2。
12.优选地，所述微波膨化木树种优选桉木和辐射松。
13.优选的，所述水凝胶溶液为聚乙烯醇(pva)、明胶和海藻酸钠的一种或多种混合。
14.优选的，所述水凝胶溶液配置温度为50-95℃，搅拌时间为1-3h。
15.优选的，所述的搅拌为磁力搅拌或机械搅拌，搅拌速率100～1000rpm。
16.优选的，所述真空干燥箱设置温度为水凝胶溶液配置温度，真空度为
ꢀ‑
0.05—-0.1mpa。
17.优选的，所述冷冻交联温度为-4℃—-20℃。
18.优选的，所述低共熔溶剂为氯化胆碱与丙三醇(chcl-gly)、氯化胆碱与乙二醇(chcl-eg)，摩尔比1:2—1:6，60-80℃配置而成，浸泡时间18-36小时。
19.优选的，所述可进行染处理，用于装饰材制备。
20.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
21.本发明利用低共熔溶剂处理水凝胶使其增强增韧，可用于填充具有宏观裂隙的微波膨化木。制备出的微波膨化木-水凝胶复合装饰材有效的提升了尺寸稳定性，且制备方法简单，环境友好，生产工艺及生产流程易掌握，生产成本及原料成本相对低廉。
具体实施方式
22.本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
23.实施例1：
24.(1)利用200kw的高能微波处理木材设备处理辐射松木材，辐射松木材的尺寸为2000mm
×
220mm
×
100mm，初始含水率为40％，处理条件：微波功率140kw，传输速度1m/min，处理2遍。处理后锯切成1000mm
×
220mm
×
10mm的板材干燥后备用。
25.(2)按10wt％质量比配置聚乙烯醇水溶液，加热95℃进行搅拌溶解，搅拌速率为400r/min。
26.(3)将微波膨化木放入模具中，将配置的聚乙烯醇水溶液倒入模具中，将整个模具放入大型真空干燥箱中，温度设置95℃，真空设置-0.08mpa，真空浸渍 12h。
27.(4)取出整个模具，密封后放入-20℃冰箱内冷冻1h，再取出置于室温解冻 1h，循环往复4次。
28.(5)按摩尔比1:2配置氯化胆碱-丙三醇低共熔溶剂，温度为60℃，搅拌时间为4h。将配置的低共熔溶剂倒入模具中，对微波膨化木-水凝胶复合材进行浸泡，浸泡时间为24h。
29.(6)将微波膨化木-水凝胶复合材从模具中取出，打磨掉膨化木材周围多余的水凝胶，即得到微波膨化木-水凝胶复合装饰材。
30.实施例2
31.(1)利用200kw的高能微波处理木材设备处理桉木木材，桉木木材的尺寸为2000mm
×
220mm
×
100mm，初始含水率为50％，处理条件：微波功率120kw，传输速度1.2m/min，处理3遍。处理后锯切成1000mm
×
220mm
×
10mm的板材干燥后备用。
32.(2)按15wt％质量比配置明胶水溶液，加热60℃进行搅拌溶解，搅拌速率为600r/
min。
33.(3)将微波膨化木放入模具中，将配置的明胶水溶液倒入模具中，将整个模具放入大型真空干燥箱中，温度设置60℃，真空设置-0.1mpa，真空浸渍8h。
34.(4)取出整个模具，密封后放入-4℃冰箱内冷冻40min，再取出置于室温解冻40min，循环往复4次。
35.(5)按摩尔比1:2配置氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，温度为60℃，搅拌时间为3h。将配置的低共熔溶剂倒入模具中，对微波膨化木-水凝胶复合材进行浸泡，浸泡时间为18h。
36.(6)将微波膨化木-水凝胶复合材从模具中取出，打磨掉膨化木材周围多余的水凝胶，即得到微波膨化木-水凝胶复合装饰材。
37.实施例3
38.(1)利用200kw的高能微波处理木材设备处理辐射松木材，辐射松木材的尺寸为2000mm
×
220mm
×
100mm，初始含水率为40％，处理条件：微波功率140kw，传输速度1m/min，处理2遍。处理后锯切成1000mm
×
220mm
×
10mm的板材备用。
39.(2)按12wt％质量比配置海藻酸钠水溶液，盐酸调节ph值至5.0，加热80℃进行搅拌溶解，搅拌速率为800r/min。加0.5wt％的染料进行混合。
40.(3)将微波膨化木放入模具中，将配置的海藻酸钠水溶液倒入模具中，将整个模具放入大型真空干燥箱中，温度设置80℃，真空设置-0.1mpa，真空浸渍 12h。
41.(4)取出整个模具，密封后放入-10℃冰箱内冷冻1h，再取出置于室温解冻 1h，循环往复4次。
42.(5)按摩尔比1:2配置氯化胆碱-丙三醇低共熔溶剂，温度为60℃，搅拌时间为4h。将配置的低共熔溶剂倒入模具中，对微波膨化木-水凝胶复合材进行浸泡，浸泡时间为24h。
43.(6)将微波膨化木-水凝胶复合材从模具中取出，打磨掉膨化木材周围多余的水凝胶，即得到微波膨化木-水凝胶复合装饰材。
44.实施例4
45.(1)利用200kw的高能微波处理木材设备处理桉木木材，桉木木材的尺寸为2000mm
×
220mm
×
100mm，初始含水率为50％，处理条件：微波功率120kw，传输速度1.2m/min，处理3遍。处理后锯切成1000mm
×
220mm
×
10mm的板材干燥后备用。
46.(2)按10wt％质量比配置聚乙烯醇-明胶水溶液，其中聚乙烯醇占比70wt％，明胶占比30wt％，加热95℃进行搅拌溶解，搅拌速率为500r/min。加0.5wt％的染料进行混合。
47.(3)将微波膨化木放入模具中，将配置的聚乙烯醇-明胶水溶液倒入模具中，将整个模具放入大型真空干燥箱中，温度设置95℃，真空设置-0.1mpa，真空浸渍8h。
48.(4)取出整个模具，密封后放入-20℃冰箱内冷冻1h，再取出置于室温解冻 1h，循环往复4次。
49.(5)按摩尔比1:2配置氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，温度为60℃，搅拌时间为3h。将配置的低共熔溶剂倒入模具中，对微波膨化木-水凝胶复合材进行浸泡，浸泡时间为18h。
50.(6)将微波膨化木-水凝胶复合材从模具中取出，打磨掉膨化木材周围多余的水凝胶，即得到微波膨化木-水凝胶复合装饰材。
51.应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和
解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。

技术特征：

1.一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)微波处理制备微波膨化木；(2)配制浸渍填充用的水凝胶溶液；(3)将步骤(2)得到的水凝胶溶液浸没步骤(1)得到的微波膨化木，置于模具中，放入真空干燥箱，温度设置为水凝胶保持熔融状态，抽真空进行填充浸渍。(4)将步骤(3)模具移入冰箱中进行冷冻交联；(5)将步骤(4)得到微波膨化木—水凝胶置于低共熔溶剂(des)进行浸泡，以使水凝胶增强增韧。2.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述微波膨化木为宏观裂隙，树种为桉木和辐射松。3.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水凝胶溶液为聚乙烯醇(pva)、明胶和海藻酸钠的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(2)中配置水溶液的温度为50-95℃，搅拌时间为1-3h；采用磁力搅拌或机械搅拌，搅拌速度为200-1000rpm。5.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述真空干燥箱设置温度为步骤(2)中水凝胶溶液配置温度，真空度为-0.05—-0.1mpa。6.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述冷冻交联温度为-4℃—-20℃。7.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述低共熔溶剂为氯化胆碱与丙三醇(chcl-gly)或氯化胆碱与乙二醇(chcl-eg)，氯化胆碱与丙三醇或氯化胆碱与乙二醇摩尔比1:2—1:6，60-80℃配置而成，浸泡时间18-36小时。8.根据权利要求1所述的一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法，其特征在于，步骤(1)或(2)可进行染处理，用于装饰材制备。9.一种如权利要求1～8中任一项所述的方法制备得到的微波膨化木-水凝胶复合材。10.一种如权利要求9所述的微波膨化木-水凝胶复合材在木质材料表面装饰的应用。

技术总结

本发明公开了一种微波膨化木-水凝胶复合装饰材制备方法和应用。本发明以微波膨化木为基材，水凝胶为填充物，定向冷冻，通过低共熔溶剂浸泡处理水凝胶，提高水凝胶的强度和韧性，最后获得微波膨化木-水凝胶复合装饰材。水凝胶的处理可代替环氧树脂进行填充，获得新的微波膨化木装饰材。该制备方法简单，适用于工业化生产。化生产。