[發(fā)明專利]氧化鋅改性的天然木質纖維素材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910093088.5
• 申請日: 2009-09-21
• 公開（公告）號: CN101659751A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 余雁;江澤慧;宋燁;王戈;田根林
• 申請（專利權）人: 國際竹藤網(wǎng)絡中心
• 主分類號: C08H5/04
• 分類號: C08H5/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料領域，特別是涉及一種氧化鋅改性的天然木質纖維素材料及其制備方法。

背景技術

天然木質纖維素材料是指含有木質素、纖維素，半纖維素的一類天然植物材料，其中典型代表包括木材、竹子、藤材，以及各種麻類植物等。上述材料均含有一定量的木質素，而木質素容易在陽光的照射下產(chǎn)生發(fā)色醌型基團，從而使材料表面的顏色發(fā)生改變；而且，木質素吸收陽光中紫外光線后會產(chǎn)生芳香基或其他自由基，這些活性基團會引發(fā)木質素的降解以及纖維素和半纖維素的的光氧化，從而導致材料表面變色，甚至降解開裂；此外，木質纖維素材料，例如竹子，藤材含有豐富的淀粉、蛋白質、脂肪等營養(yǎng)物質，在適宜的溫度濕度條件下極易發(fā)生霉變，極大地限制了它們的應用范圍和效果。

隨著人們對可再生的木質纖維素材料的日益青睞，木材、竹材等天然木質纖維素材料由于具有令人愉悅的色澤和紋理，必將在醫(yī)院等場所得到越來越廣泛的應用，但這些場所通常要求材料表面具有自清潔功能，即一定的抗菌和殺菌性能，但木質纖維素材料本身所不具備該性能。因此，長期以來，無數(shù)學者采用表面涂飾、熱處理、化學藥劑浸注改性等多種物理或化學手段對木質纖維素材料進行功能性改良，取得了許多有意義的成果，但至今仍沒有一種方法能夠同時顯著提高上述材料的防光變色性能、防霉性能和抗菌性能。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種同時具有防光變色性能、防霉性能和抗菌性能的木質纖維素材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋅改性的天然木質纖維素材料。

氧化鋅(ZnO)是一種重要的n型半導體化合物，常溫下具有3.3eV的寬帶隙，激子束縛能高達60meV。納米ZnO具有獨特的光學性能和光催化活性等，可以吸收紫外線照射而產(chǎn)生大量電子-空穴對。這些光生電子和空穴具有超強的氧化還原能力，可以殺死多種細菌病毒，具有抗菌譜廣泛、耐熱性好、抗菌效果優(yōu)異等特點。因此在材料表面和內(nèi)部形成致密的將納米ZnO薄膜，將同時顯著提高材料的防霉和抗光變色性能。

本發(fā)明所述的氧化鋅改性的天然木質纖維素材料，采用以下方法制備：1)浸注：將鋅鹽溶液用常壓、真空或真空加壓方式浸注到天然木質纖維素材料中；2)熱處理：將浸注得到的材料在70-120℃熱處理1-6小時。

在步驟2)之后，還包括3)終處理：將步驟2)得到的材料在大氣環(huán)境氣干，或在70℃烘干至所需的含水率。

為在天然木質纖維素材料的表面和內(nèi)部原位生長結構有序的ZnO納米層，上述步驟1)和2)可反復多次，即浸注后熱處理，然后再浸注、熱處理，反復的次數(shù)由本領域技術人員根據(jù)需要決定，為便于形成ZnO晶種并促進晶種生長，優(yōu)選2-8次。

其中，所述天然木質纖維素材料是包括木材、竹材、藤材、麻類植物在內(nèi)的各種天然木質纖維素材料；

所述鋅鹽溶液的濃度為0.005-0.25mol/l；其中，溶質選自易熱分解的鋅鹽或鋅鹽水合物，如醋酸鋅、硫酸鋅、六水硝酸鋅等；溶劑選自乙醇、甲醇和水中的一種或多種；優(yōu)選乙醇或甲醇；

為促進ZnO的形成，可將鋅鹽溶液的pH值調(diào)整為6-13；

所述浸注是在常溫或低溫下進行，所述低溫是指0℃-10℃；所述浸注的時間為0.5-4小時，使材料的濕態(tài)增重率達到70％以上。

步驟2)中，所述熱處理是將浸注得到的材料用包裝材料包裹或不包裹的狀態(tài)下進行；所述包裹是將浸注處理后的材料用包裝材料密封或不密封，所述包裝材料是常用的包裝材料，如鋁箔、錫箔、塑料薄膜等。

本發(fā)明還提供上述氧化鋅改性的木質纖維素材料的制備方法，包括：1)浸注：將鋅鹽溶液用常壓、真空或真空加壓方式浸注到天然木質纖維素材料中；2)熱處理：將浸注得到的材料在70-120℃熱處理1-6小時。

在步驟2)之后，本發(fā)明的方法還包括：3)將步驟2)得到的材料氣干，或在70℃烘干至所需的含水率。

其中，所述鋅鹽溶液的濃度為0.005-0.25mol/l；其中，所述鋅鹽為易熱分解的鋅鹽或鋅鹽水合物，如醋酸鋅、硫酸鋅、六水硝酸鋅等；溶劑選自乙醇、甲醇和水中的一種或多種；優(yōu)選乙醇；為促進ZnO的形成，鋅鹽溶液的pH值可調(diào)整為6-13；

所述浸注是在室溫或低溫下進行，所述低溫是指0℃-10℃；

步驟2)中，所述熱處理是將浸注得到的材料用包裝材料包裹或不包裹的狀態(tài)下進行；所述包裹是將浸注處理后的材料用包裝材料密封或不密封，所述包裝材料是常用的包裝材料，如鋁箔、錫箔、塑料薄膜等。

優(yōu)選的，本發(fā)明的制備方法為：