[发明专利]一种离子液体塑化木质纤维材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子液体塑化木质纤维材料及其制备方法。

背景技术

目前，现有木质纤维材料塑化方法包括采用无水液氨塑化木材，水在高温高压下塑化木材及酯化、醚化、苄基化等化学改性塑化木材等，采用无水液氨塑化木材，能够实现木材的密实化和弯曲定型，但是液氨具有挥发性、腐蚀性和毒害性，使用过程中容易影响操作人员的健康，在储存和运输时容易发生爆炸等事故；水可以在高温高压下塑化木材，但是当外部应力消除后，变形很容易恢复，且水热塑化木材的能耗高；酯化、醚化、苄基化等化学改性能够赋予木材热塑性，但是木材分子结构的巨大改变造成了其固有优良性能的丧失，且化学改性一般需要耐腐蚀的反应器，成本昂贵。

离子液体为本世纪开发的一种新型溶剂，通过阴阳离子的适当调配能够软化、膨胀、溶解木质纤维材料。离子液体在较宽的温度范围内以液态形式存在，具有优异的溶解性能、热稳定性、化学惰性、强极性、无可测蒸汽压、不燃和可设计等性能，有利于环境保护和操作人员健康，被赋予“需求特定”、“量体裁衣”和“绿色溶剂”等美誉。一些特定结构的离子液体还具有抗静电、阻燃、抗菌和抗微生物活性、抗紫外线降解等特点，从而能够赋予塑化木质纤维制品一些特殊的功能。

以下为已检索到与木质纤维材料塑化相关的专利：

中国专利02823875.3，200710085298.0，200810033509.0，200810033511.8，200810033514.1，200810033792.7，200810033112.1，这些专利介绍了将离子液体作为溶剂溶解木浆粕、棉浆粕、竹浆粕、麻纤维、纤维素，然后纺丝再生纤维，但没有涉及到木质纤维材料塑化的内容。

中国专利201110046586.1,201110043988.6,201080015459.9,200380108896.5,200580034564.6,200580048921.4,200680032933.2，这些专利重点介绍了实木木材在高温下经水蒸气软化，然后进行压缩定型，但没有介绍用离子液体塑化木质纤维材料。

综上所述，现有技术发明并未涉及到采用离子液体塑化木质纤维材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前采用液氨塑化木材所带来的环境污染问题，以及水热塑化木材能耗高、塑化变形易恢复的问题，提供一种离子液体塑化木质纤维材料及其制备方法。

本发明的一种离子液体塑化木质纤维材料是由离子液体和木质纤维材料制成。

本发明的一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，按照以下步骤进行：

一、将离子液体溶解于乙醇或水中，形成浓度大于0%的溶液；

二、然后将木质纤维材料浸泡在步骤一得到的溶液中，进行浸泡处理，浸泡温度为20～50℃，浸泡时间为1～48小时；

三、将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为50～110℃的条件下进行干燥即得到离子液体塑化木质纤维材料；其中，步骤一中所述的乙醇浓度为1%～100%；步骤二中所述的浸泡处理方式为常压浸泡、先抽真空然后常压浸泡、加压浸泡或先抽真空然后加压浸泡。

本发明包含以下有益效果：

1、本发明所采用木质纤维塑化方法操作简单方便，无环境污染，不影响操作人员健康，并且该方法效率高、耗能低；

2、本发明塑化的木质纤维材料经热压定型后，木质纤维细胞发生热塑性变形，不破坏细胞壁结构，在很大程度上保持了木质纤维材料的优良属性，当压力消除后，应变恢复小；

例如，用离子液体氯化-1-乙基-3-甲基咪唑、氯化-1-乙基-2,3-二甲基咪唑、氯化-1-苄基-3-甲基咪唑或氯化-1-（2-羟乙基）-3-甲基咪唑塑化杨木边材，处理木材样品的增重率分别为6%、18%和36%，在796kPa的压力下，以3℃/min的升温速度从室温加热到200℃，升温结束后将杨木边材最终厚度固定并迅速降至室温，然后将塑化变形的杨木边材在25℃、相对湿度为65%的环境中放置7天，测定其应变恢复。经测定其应变恢复为1%～19.97%，小于水热塑化杨木边材的应变恢复。

3、本发明塑化处理木质纤维材料可以与热塑性塑料熔融共混制备木塑复合材料，其制备方法包括挤出成型、共挤出成型、热压成型和注射成型，热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性树脂或者废旧塑料，既可以是单一塑料，也可以是两种或三种塑料的混合物。本发明塑化产品具有力学性能好、抗静电、阻燃、抗菌和抗微生物活性、抗紫外线降解等优点。

具体实施方式