[发明专利]一种大幅面的透明木材或竹材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种大幅面的透明木材或竹材及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明通过限定木质素改性处理的方法，去除木质素中的生色基团而不破坏木质素的主体结构，能制备得到大幅面的透明木材或竹材，且保证透明木材具有优异的力学性能；本发明将树脂浸渍于纯化的白色单板中，利用树脂的固化，进一步提高透明木材的力学性能。实施例结果表明，本发明制备的透明木材具有高于85％以上的光学透光率；透明木材的力学性能接近于原始木片力学性能，其力学性能远远优于传统方法中完全脱出木质素的白色木板，避免传统方法脱除木质素以后，木材单板结构松散，容易裂开，无法制备大幅面的透明木材或竹材的缺陷。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种大幅面的透明木材或竹材及其制备方法。

背景技术

木材是一种具有各向异性的天然高分子材料，主要由纤维素、半纤维素和木素组成。透明木材是一种新型的木基复合材料，具有高的透光性，未来可在建筑玻璃、柔性器件、太阳能电池等多个领域具有较高应用价值。当前制备透明木材主要是通过将木材中的木质素脱除掉，剩下含有纤维素和部分半纤维素的木材框架，然后将环氧树脂等高分子材料渗透入木材框架中，固化之后得到透明木材。

中国专利CN 106243391 A采用双氧水和氨水将木材木质素全部脱除掉；专利CN109702839 A采用酸性亚氯酸钠溶液将整个木材中的木质素全部脱除掉来获得白色木单板；专利CN 110328727 A采用乙醇有机溶剂将整个木材中的木质素全部脱除掉来获得透明木单板；专利CN 110091396 A和专利CN 111702902 A也是一样，全部采用脱除木质素方法。然而，这些方法虽然可以制备得到透明木材，但是脱除木材中的木质素之后，结构变得非常松散，很难成型，即脱出木材中的木质素之后，木材变得很脆、非常容易断裂，在制备小块透明木材时尚可进行，但是制备大幅面透明木材时，非常容易导致脱出木质素的木材断裂成小片，而无法形成大幅面材料。

众所周知，木材具有各种各样的颜色是因为木质素中的发色基团，如果仅仅处理掉木质素的发色基团而不脱除木质素，就可以保证木材变白又能保持其具备较好的力学性能，不发生断裂。中国专利CN 109968482 A虽然提到获得去除发色基团木材，但是从其说明书中明显看到，该专利所谓的去除发色基团，实际上就是去除含发色基团的木素、果胶、单宁等物质；CN 110181629 A虽然也提到获得去除发色基团，同理，从其说明书依然明确写出是获得了脱除木质素、单宁等物质的木单板。这两个专利虽然都提到去除发色基团，但是他们的去除发色基团后得到的透明木材的透光性和力学性能仍然有待提高。因此，亟需开发出一种既能得到大幅面、透明木材，又能提高其力学性能的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大幅面的透明木材或竹材及其制备方法，本发明提供的制备方法能够得到大幅面、且力学性能优异的透明木材。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种大幅面的透明木材或竹材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原始木板或原始竹板置于湿胀液中进行浸泡，得到湿胀木板或湿胀竹板；

(2)将所述步骤(1)得到的湿胀木板或湿胀竹板进行木质素改性，得到白色单板；所述白色单板中木质素的质量大于等于原始木板或原始竹板中木质素质量的50％；

所述木质素改性包括：将所述湿胀木板或湿胀竹板浸泡于木质素改性剂溶液中，进行改性处理；所述木质素改性剂溶液包括双氧水和碱性溶液的混合物或双氧水；

(3)将所述步骤(2)得到的白色单板放入溶剂中，对白色单板中的木质素改性剂溶液进行溶剂置换，得到纯化白色单板；

(4)将树脂浸渍于所述步骤(3)得到的纯化白色单板中，进行固化，得到大幅面的透明木材或竹材。

优选地，所述步骤(1)中的原始木板来源于针叶材或阔叶，所述原始竹板来源于毛竹、绿竹或慈竹。