一种光致变色透明木材的制备方法与流程

本发明属于木材改性技术领域，具体涉及一种光致变色透明木材的制备方法。

背景技术：

目前主要涉及的技术问题主要有两点，一个是木材的透明化处理，另一个是木材的光致变色功能化改性。

木材要想具有高的透光性，首先则需要对木材进行组分调控，尽可能去除木材中的发色组分，即含发色基团的木素和果胶、单宁等组分，然后向上述所提及的去发色组分材中加入与纤维素折射率相近的高透光提质组分，一方面可实现木材高的透光性，两一方面可赋予木材高的强度性能。

目前，为数不多的国内外学者对透明木材进行了研究，其中最为突出的应用就是将其作为建筑材料，有望取代传统采光材料如玻璃，不仅能够持续有效的采光，而且还能形成自然舒适的室内照明。此外透明木材有较好的隔热性能，可以大大减少制冷、制热设备的使用，以节约电能。

关于透明木材的光致变色功能化改性，目前国内外还无相关的文章或报道。通过向透明木材复合材料中掺杂溴化银赋予透明木材光致变色性能。对于不完整的agbr晶体来说，在晶体点阵缺陷和位错部位，如若失掉一个离子，便意味着其周围六个离子带有负电荷，能够吸引带正电荷的质点形成感光中心，光线对agbr颗粒的作用就是首先从感光中心打开缺口，使整个颗粒发生变化，由于感光中心具有较大的活泼性和移动性，具有吸陷电子的能力，在紫外线或太阳光等短波长光的辐射下，产生的电子被吸陷在感光中心里，带负电荷的感光中心要吸收一个运动着的正电荷。agbr光分解产生的银离子恰好与此负电荷结合成银原子，当银原子集中到一定程度，就形成银胶体，产生着色。由于光分解后的卤素不能从周围基体中逸出，因此，当停止光辐射后，由于热或长波长的光的作用银原子和卤素再结合，又回到原有的卤化银状态。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种光致变色透明木材的制备方法，所获可逆光致变色透明木材能够随着阳光强弱变化，通过改变颜色深浅以调节透明木材的透光率，进而智能调控透过木材的光通量。具有很好的社会价值，更有更高的经济价值。有一定的潜力成为一种绿色环保可持续、并且来源丰富的智能建筑材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种光致变色透明木材的制备，包括以下步骤：

1）先将一定厚度的木材薄片样品放入质量分数为3%～7%的氢氧化钠溶液中充分润湿；

2）将步骤1）润湿后的样品放入温度为50℃～80℃进行升温预处理，处理时长为1～2h，之后用水冲洗至中性；

3）将步骤2）中预处理后的样品用质量分数为1%～7%亚氯酸盐钠，酸性条件下处理，处理时长为1～4h，之后用去离子水冲洗至中性，获得去发色基团组分的木材基板；

4）随后将去发色基团组分的木材基板进行脱水处理，获得脱水后的去发色基团组分的木材基板；

5）再将脱水后的去发色基团组分的木材基板浸渍到复合有纳米溴化银和纳米氧化铜的树脂中，所述的树脂中纳米溴化银的质量分数为0.01%～1%，纳米氧化铜的质量分数为0.001%～0.1%，在50~80℃下固化，获得具有可逆光致变色功能的木材基板。

所述步骤4）中的脱水方法有机溶剂梯度法、冷冻干燥法或超临界干燥法。

所述的脱水方法中机溶剂梯度法的有机溶液梯度为40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、纯乙醇、浓度1:1的乙醇与丙酮混合物、纯丙酮、未引发聚合的浸渍液单体。

所述的步骤5）中的浸渍方法有真空浸渍或加压浸渍。

所述的步骤5）中的树脂为聚乙烯吡络烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、水杨酸甲酯等与纤维折射率相近且无光吸收的一种或多种复合树脂。

本发明的有益效果是：

1）本发明依然维持木材天然的生长形态；

2）本发明具有高于85%以上的光学透光率；

3）本发明具有光致变色特性，能用于建筑物中作为窗户，能够随着阳光强弱变化，通过改变颜色深浅以调节透明木材的透光率，进而智能调控进入室内的光通量。使人眼适应环境光线的变化，减少视觉疲劳，还可保护眼睛。

4）本发明具有很好的力学特性，抗摔；

5）本发明增加了木材应用的附加值，为可再生木材提供了很好的社会应用价值。

附图说明

图1为实施例中光致变色透明木材光照前后颜色变化。

图2为实施例中光致变色透明木材光照前后透光率变化。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步叙述，但本发明不局限于以下实施例。

实施例1

一种光致变色透明木材的制备，包括以下步骤：

1）先将样品浸泡在6%氢氧化钠溶液中，控制木片的含水率为70%，然后进行微波处理90s;

2）将微波处理后的样品放入足量的质量分数为7%亚氯酸盐钠，酸性条件下（ph为4）处理，处理时长为3h；

4）将处理后的木材用蒸馏水冲洗至中性，随后采用有机溶剂梯度法（40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、纯乙醇、乙醇:丙酮1:1、未引发聚合的浸渍液的单体）进行脱水处理；

5）再将脱水后的去发色基团组分的木材基板浸渍到含有质量分数为0.3%的纳米溴化银和质量分数为0.03%的纳米氧化铜的树脂中，在50℃下固化，获得具有可逆光致变色功能的木材基板。

6）紫外光照射5min后木材颜色变暗，撤走紫外光后木材恢复透明。光致变色透明木材在光照前透光率可达85%以上，光照后透光率下降至65%以下。图1为光照前后光致变色透明木材的颜色变化，图2为光致变色透明木材光照前后透光率的变化。

技术特征：

技术总结
一种光致变色透明木材的制备方法，先将木材薄片样品进行预处理，然后用亚氯酸钠溶液和冰醋酸进行脱色处理，接着用蒸馏水冲洗至中性，获得去发色基团组分的木材基板；采用有机溶剂梯度法、冷冻干燥法或超临界干燥法对样品进行脱水处理，进一步获得脱水后的去发色基团组分的木材基板；将具有光致变色效应的纳米溴化银与光学助剂纳米氧化铜按一定比例加入到与纤维折射率相近且无光吸收的高光学透光率树脂中，然后用掺杂有光致变色材料的树脂浸渍无水脱木素木材。最后固化聚合，获得一种可逆光致变色透明木材。所获可逆光致变色透明木材能够随着阳光强弱变化，通过改变颜色深浅以调节透明木材的透光率，进而智能调控透过木材的光通量。

技术研发人员：林涛;范晶;田杏欢;殷学风;王忠祥;袁枚;李静;林诗琦
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2019.05.17
技术公布日：2019.08.30