[發明專利]一種增強竹材吸附性能的熱改性及其預測方法

在審

• 申請號: 201811038858.1
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN108972793A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 儲德淼;母軍;賴宗元;伊松林;張麗;李雨爽;康柳
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: B27K5/00
• 分類號: B27K5/00;B27K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種具有煙氣吸附性能的熱改性竹材及制備方法。本發明研究包括對竹材進行干燥處理，蒸汽熱改性，以及激光散射粒子加速測量法檢測熱改性竹材的煙氣吸附性能。本發明制備了具有不同煙氣吸附性能的熱改性竹材，增強了竹材的煙氣吸附性能，因此，提高了竹材的附加值。該發明方法無任何化學藥劑添加，操作簡單可行。

技術領域

本發明涉及一種增強竹材吸附性能的熱改性方法，特別涉及一種預測熱改性竹材表面顏色、吸附性能的函數關系，屬于竹材改性技術領域。

背景技術

高溫熱處理技術是一種竹材或木材物理改性手段，一般是在熱油或缺氧環境(水蒸汽、惰性氣體保護等)下，升高溫度至160-260℃之間，通過熱量使竹材或木材發生物理化學反應，達到提高其表面顏色裝飾性、尺寸穩定性、生物耐久性以及環保安全性等目的。高溫熱處理技術多應用于木材改性，竹材熱處理技術和研究相對較少，CN 105773755 A的中國專利申請公開了一種“戶外用油熱處理重組竹材制備方法”，提供一種戶外用油熱處理重組竹材制備方法，以該方法制備的重組竹材，力學性能顯著提高，且具有很好的耐腐防霉性能，尺寸穩定性好，適于戶外使用；公開號為CN105690512A的中國專利申請公開了“一種高溫熱處理竹束的生產方法”，該方法包括以下步驟：(1)竹片；(2)軟化處理；(3)碾壓；(4)熱處理工藝；(5)養生處理。該發明采用導熱油作為熱源，與高溫高壓保護蒸汽相比，竹束制備過程中無大量的廢氣，生產工藝綠色環保；同時，在氨氣氛圍中對竹束進行高溫熱處理，制備的竹束疏解均勻、滲透性好、材色均勻，物理力學性能差異較小，可提高戶外用竹重組材的防變形開裂性能。

高溫熱處理使竹材表面顏色變深，裝飾性增強，能大大提高竹材的利用價值。沈鈺程等人利用化學成分分析以及紅外方法從木質素中官能團變化的角度來研究熱處理竹材的變色機理，竹材木質素是由苯基丙烷結構單元通過醚鍵、碳-碳鍵連接而成的芳香族高分子化合物，在熱處理過程中木素側鏈發生了縮合反應，產生了新的β-β和β-5縮合結構，同時發生了側鏈消除反應，形成了新的共軛雙鍵，導致共軛體系加長。此外，高溫熱處理后竹材纖維素和半纖維素發生降解大量的羥基被氧化轉變成羰基和羧基，木質素百分含量相對增加。公開號為CN105415470A的中國專利申請公開了“一種精確調控竹材顏色的方法”，該方法具體由1)建立竹材熱處理三維樣品庫；2)樣品庫轉換成顏色庫；3)熱處理方案初選；4)熱處理方案多維度優選；5)數據庫精細化等步驟完成。利用溫度-介質-時間三因素建立竹材熱處理后的樣品顏色三維數據庫，為目標竹材顏色的熱處理方案提供一個基準取件，由于不同熱處理介質特性不同，可以從多個技術維度選擇合理的熱處理方案。

目前尚未發現熱改性增強竹材吸附性能的相關研究以及建立熱改性條件與竹材表面顏色，改性竹材表面明度(L^*)與吸附性能之間函數關系的相關專利。

發明內容

本發明的目的是通過熱改性提高竹材吸附性能，并建立函數關系調控和預測熱改性竹材表面顏色及吸附性能：通過控制熱改性工藝條件獲得不同表面顏色和吸附性能的改性竹材，同時可通過熱改性竹材表面明度(L^*)對其吸附性能進行有效地預測，對于竹材熱處理實際生產具有一定指導意義。

為實現上述目的，本發明一方面研究熱處理溫度對竹材的顏色和吸附性能的影響。

其中，所述熱改性的溫度為120-220℃；所述保溫時間為1-4h。

特別是，所述熱改性包括對竹材依次進行升溫、保溫熱處理。熱改性溫度分別為120、140、160、180、200、220℃，保溫時間分別為1、2、3、4h。

研究熱改性對竹材顏色及其吸附性能的影響，包括如下順序進行的步驟：

1)將竹材置于熱處理試驗箱中，緩慢升溫至目標溫度；

2)繼續在同一溫度下進行保溫，獲得熱改性竹材；

3)熱改性結束后對竹材的色度學參數進行檢測；