[发明专利]一种自清洁功能竹材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于竹材领域，具体涉及一种自清洁功能竹材及其制备方法。

背景技术

由于竹子生长快、产量高、成材早，且竹材强度高、韧性好、硬度大，其主要的力学性能可与硬阔叶树材相媲美，作为工程结构材料具有广阔的开发应用前景。因此被誉为第二森林资源，是木材的重要替代材料。但由于竹材比一般木材含有更多的营养物质，因而在温暖潮湿的条件下很容易产生腐朽、霉变、虫蛀以及易燃烧等特点，大大限制了竹材产品的应用范围。因此，如何通过竹材性质的改良，拓展竹材的使用范围，提高竹材附加值和利用率成为亟待解决的问题。

目前竹材防腐和防蛀主要分为物理法和化学法两种。1) 物理方法：主要有高温法、浸水法、烟熏法、气调法、远红外线法、微波法、射线法等，虽然这些方法无公害、无残毒；但是处理后的竹材或竹制品，若保管不当，会再度感染蛀虫和霉菌等。2) 化学方法：主要有涂布法、浸渍法、蒸煮法、熏蒸法、加压注入法等，虽然这些方法防蛀、防腐等效果较好；但是药剂一般有毒，容易对制品和环境造成污染。而随着人们环保意识的增强，对竹材的防虫剂、防腐剂、防霉剂的环保要求和标准越来越高，如美国、日本、欧洲等大部分国家已禁止使用CCA、PCP等防腐剂。因此开发一种环境友好的竹材改良工艺成为当前研究的热点。

近年来，二氧化钛光技术在空气净化、废水处理等环境治理领域得到广泛的应用，人们开发出了诸如自清洁和抗菌瓷砖、自清洁抗雾玻璃、光催化空气净化器等多用途的二氧化钛光催化产品。如何将具有光催化性能的二氧化钛引入到竹材中，开发出具有自清洁和抗菌性能、能够降解有机污染物的竹材；并能改善竹材容易霉变、虫蛀、腐朽、燃烧，耐磨性、耐候性差等缺点，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自清洁功能竹材及其制备方法，不仅提高了竹材防霉变、耐虫蛀、耐腐、耐磨、耐候性等性能，而且具有抗菌、灭菌、净化空气等自清洁功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自清洁功能竹材是采用浸提/原位水解法制得的负载TiO₂具有自清洁功能的竹材。

制备如上所述的自清洁功能竹材的方法包括以下步骤：

（1）将新鲜竹材除去竹青和竹黄；

（2）将经过处理后的竹材浸渍到离子液体中，升温到50~90℃，浸提1~3h后，将竹材取出，于离子液体和TiCl₄的混合液中浸渍0.5~2h后，缓慢加入蒸馏水，并将混合液温度升至100℃，缓慢滴加浓氨水调节混合液的pH值至7-9，反应30min后将竹材取出，冲洗表面的沉淀物，放入鼓风干燥箱烘干，自然冷却即制得所述的自清洁功能竹材。

所述的离子液体为溴化1-丁基-3-甲基咪唑[Bmim]Br、氯化1-丁基-3-甲基咪唑[Bmim]Cl、溴化1-辛基-3-甲基咪唑[Omim]Br、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑[Amim]Cl中的一种。

本发明的显著优点在于：本发明制得的自清洁功能竹材不仅提高了竹材本身的防霉变、耐虫蛀、耐腐、耐磨性等；而且使竹材具有抗菌、灭菌、净化空气等自清洁功能；还解决了传统方法制得的负载二氧化钛竹材，其负载不均匀、容易脱落等问题。该技术的成功对于缓解木材资源短缺、拓展竹材的应用范围，维持可持续发展具有重要的现实意义。

具体实施方式

实施例1

将新鲜竹材除去竹青和竹黄；浸渍到离子液体溴化1-丁基-3-甲基咪唑[Bmim]Br中，并将温度上升到50℃下，浸提3h后，将竹材取出并浸入到[Bmim]Br/TiCl₄混合液中，浸渍0.5h后，缓慢加入一定量的蒸馏水，并将混合液温度升至100℃，并缓慢滴加浓氨水调节混合液的pH值至7，并反应30min后将竹材取出，用冲洗表面的沉淀物，放入鼓风干燥箱烘干，待冷却，即制得所述的自清洁功能竹材。

实施例2

将新鲜竹材除去竹青和竹黄；浸渍到离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑[Omim]Br中，并将温度上升到90℃下，浸提1h后，将竹材取出并浸入到[Omim]Br/TiCl₄混合液中，浸渍2h后，缓慢加入一定量的蒸馏水，并将混合液温度升至100℃，并缓慢滴加浓氨水调节混合液的pH值至9，并反应30min后将竹材取出，用冲洗表面的沉淀物，放入鼓风干燥箱烘干，待冷却，即制得所述的自清洁功能竹材。

实施例3