[发明专利]一种竹木材紫外屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明涉及竹木材处理技术领域，具体设计一种竹木材紫外屏蔽材料及其制备方法。现有的含单独的有机或无机紫外光吸收剂的涂料具有某些缺点，本发明研究了各种紫外光吸收剂：三嗪(HPT)，苯并三唑(BTZ)和二苯甲酮(BP)等有机紫外线；纳米TiO₂和纳米ZnO等无机紫外光吸收剂各自的特点。并对上述紫外光吸收剂进行了组合，研究了组合后的效果。发现采用苯并三唑(BTZ)与纳米TiO₂和纳米ZnO进行组合时在竹木材的紫外屏蔽和耐光老化方面取得了优异的效果，存在协同作用。

技术领域

本发明涉及竹木材处理技术领域，具体设计一种竹木材紫外屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

木材由于其纹理美观、强重比高、可加工性强等优点，深受人们喜爱。近年来，由于传统建筑材料资源面临枯竭的危机，工信部和住建部等部门[1-2]倡议大力发展生物质绿色建材，木竹建材成为建筑行业未来发展方向之一，是加快转型升级的必由之路。户外木地板、木质外墙装饰材料等户外产品也越来越受到消费者青睐。木材户外利用时，一系列的环境因素导致木材老化，这些环境因素主要包括：水分、太阳光、氧气、霉菌真菌、虫蛀、粉尘、温度、酸碱等化学物质、冰冻等。在太阳光辐射、水和氧气的共同作用下，木材易产生黄变、光泽度下降、粗糙度增加和开裂等现象[3]。其中，紫外光辐射是木材光降解、材性变化的主要原因。紫外线(ultraviolet radiation)是太阳光谱中一部分，约占6.8％，其波长范围200-400nm。根据波长的不同，又可以把紫外线分成三种:UVA(320-400nm)，UVB(290-320nm)，UVC(200-290nm)[4]。其中辐射到地面的紫外线主要是UVA和UVB。

木材成分中含有多种发色集团和芳香结构，使得其很容易吸收紫外线[5]。在不同的木材组分中，由于木质素活性基团较多，吸收紫外线比例也最多，约占80-95％。木质素上的仲醇羟基、羧基、芳香和酚基在紫外线的作用下容易形成自由基[6]。自由基的持续生成导致木材表面木质素被选择性的光降解，从而留下不容易被光降解的纤维素和半纤维素，致使木材表面呈现灰白色[7-8]。颜色的变化直接表明木材内部分子构造发生了改变。光老化初期一般发生在木材的表层，表层开裂进一步导致微生物、水分更容易进入木材的内部，从加速木材内部老化。木质素光降解后，木材表层纤维素分层使得木材表层涂层附着力下降，涂层容易剥离。木材的光老化限制了木材的户外利用范围，缩短了木材的户外使用寿命，增加了木材的维护周期及成本。因此，开展木材耐光老化研究越来越受到人们的重视。

国内外对木材料耐光老化方式有不少报道[4,9-11]。主要分为两大类：木材涂饰处理和木材化学改性。1)木材涂饰处理：主要包括涂饰不透明涂层、紫外吸收剂涂层和木蜡油，其主要功能为遮蔽紫外线、防水等。涂饰不透明油漆涂料会导致木材丧失原始的颜色及纹理，且其表面涂层容易开裂、剥落致使基材暴露出来，因此其具有一定的局限性；由于紫外吸收剂能够选择性吸收200-400nm波长的太阳光，在不损失木材原始纹理外观的前提下又保护了木材，深受人们喜爱。紫外吸收剂又分为无机和有机两大类，无机紫外吸收剂主要是一些纳米态的金属氧化物[12-21]；有机紫外吸收剂主要是一些其分子内部具有＝C＝O、-N＝N-和＝C＝N-等功能发色团的有机物，如苯并三唑、水杨酸和二苯甲酮等[22]。木蜡油已广泛用于户外木材保护，其由植物油和植物蜡组成，植物油可以一定程度上减缓木材老化。2)木材化学改性：主要包括木材乙酰化、热处理，木材乙酰化主要是乙酰基取代木素中的芳香基和脂肪酸上的羟基；热处理后的木材颜色随之加深，但是光老化时色度稳定性增强[23]。