[发明专利]一种透明且导电的柔性木材复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种透明且导电的柔性木材复合材料的制备方法。该方法包括步骤：（1）将木块切片，置于缓冲混合液中，密封条件下加热搅拌进行反应，反应结束后除去反应液，清洗，干燥；（2）将步骤（1）得到的木片浸没于可光聚合的共溶溶剂中，真空加热保温；（3）取出步骤（2）得到的木片，并置于具有离型膜的玻璃夹板中，紫外光照射下使木片表面的可光聚合的共溶溶剂聚合固化，从玻璃夹板剥离固化层得到所述透明且导电的柔性木材复合材料。本发明方法工艺简单，反应条件温和，对设备要求不高，有利于工业化生产，成本低，制备的木材复合材料密度低，机械性能强，具有导电性，在电学、智能响应材料以及智能建筑材料等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于新型木材基多功能材料开发领域，具体涉及一种透明且导电的柔性木材复合材料的制备方法。

背景技术

木材是一种主要由纤维素、半纤维素和木质素组成的天然的多孔复合材料。虽然，木材中的纤维素和半纤维素是光学无色的，但木质素成分因为其结构复杂通常显深色。同时，木材中的介孔结构也导致可见光范围内的光的大量散射。因此，木材总是不透明并且以某种颜色出现。木材具有良好的机械性能，是被使用得最为广泛的生物质基结构材料，其机械性能的获得主要来自纤维素成分，通过脱除木质素保留纤维素和半纤维素的木材同样拥有良好的机械性能。木材孔道结构丰富，包括有微孔、中孔和大孔，这为设计先进的木材基多功能材料并保存木材结构性能提供了较好的结构特性。通过脱除木质素，木材的比表面积和孔隙率明显提高，木材变得有了一定的柔性。可持续发展战略下，基于纤维素(包括木材)或作为半结构的生物质复合材料的开发对于环保材料的渴望以及减少我们对合成聚合物的依赖是具有深远意义的。

透明木材是通过将折射率与样品细胞壁成分相匹配，且其本身的光学透明的聚合物注入到脱木素的木片模板中，浸润其腔及细胞壁上的纳米纤维素纤维网制得的。文献中报道的多采用甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等折射率相匹配的光学单体聚合物，也可以是复合性型的聚合物。由于细胞壁上的定向纤维素纳米纤维，所以表现出优异的结构性能，且透明木材的组织的分层结构保存完好。这种材料质量轻、成本低，在透光建筑物，太阳能电池、智能窗户等方面应用前景广阔。

对于透明且导电的木材制备的方法目前只有极少数文献报道，如通过将0.18mm厚木片采用酸性亚氯酸盐法脱除木质素，通过混合聚酯氨改性的环氧树脂、D1217、DMDC制备高透光率聚合物溶液。然后将脱木质素的木材浸入环氧树脂混合物中带有木材的树脂置于真空条件下去除气体和丙酮，树脂充分浸入木材中之后，释放真空，得到透明的木材，最后在透明木材表面沉积一层银纳米线墨水制备得到透明且导电的柔性木材。此方法制备过程较复杂，通过银纳米线沉积表面的方法不易达到导电表面的均一化，并且制备成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种透明且导电的柔性木材复合材料的制备方法。该制备方法过程简单、反应条件相对温和、材料制备成本低，易于工业化。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种透明且导电的柔性木材复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将木块切片，置于缓冲混合液中，密封条件下加热搅拌进行反应，反应结束后除去反应液，清洗，干燥；

(2)将步骤(1)得到的木片浸没于可光聚合的共溶溶剂中，真空加热保温；

(3)取出步骤(2)得到的木片，并置于具有离型膜的玻璃夹板中，紫外光照射下使木片表面的可光聚合的共溶溶剂聚合固化，从玻璃夹板剥离固化层得到所述透明且导电的柔性木材复合材料。

优选的，步骤(1)中，所述缓冲混合液为木质素脱除混合溶液，包括NaOH和Na₂SO₃的混合水溶液，或者NaClO₂和醋酸盐缓冲溶液的混合水溶液。