[发明专利]一种增强竹材吸附性能的热改性及其预测方法

说明书

本发明涉及一种具有烟气吸附性能的热改性竹材及制备方法。本发明研究包括对竹材进行干燥处理，蒸汽热改性，以及激光散射粒子加速测量法检测热改性竹材的烟气吸附性能。本发明制备了具有不同烟气吸附性能的热改性竹材，增强了竹材的烟气吸附性能，因此，提高了竹材的附加值。该发明方法无任何化学药剂添加，操作简单可行。

技术领域

本发明涉及一种增强竹材吸附性能的热改性方法，特别涉及一种预测热改性竹材表面颜色、吸附性能的函数关系，属于竹材改性技术领域。

背景技术

高温热处理技术是一种竹材或木材物理改性手段，一般是在热油或缺氧环境(水蒸汽、惰性气体保护等)下，升高温度至160-260℃之间，通过热量使竹材或木材发生物理化学反应，达到提高其表面颜色装饰性、尺寸稳定性、生物耐久性以及环保安全性等目的。高温热处理技术多应用于木材改性，竹材热处理技术和研究相对较少，CN 105773755 A的中国专利申请公开了一种“户外用油热处理重组竹材制备方法”，提供一种户外用油热处理重组竹材制备方法，以该方法制备的重组竹材，力学性能显著提高，且具有很好的耐腐防霉性能，尺寸稳定性好，适于户外使用；公开号为CN105690512A的中国专利申请公开了“一种高温热处理竹束的生产方法”，该方法包括以下步骤：(1)竹片；(2)软化处理；(3)碾压；(4)热处理工艺；(5)养生处理。该发明采用导热油作为热源，与高温高压保护蒸汽相比，竹束制备过程中无大量的废气，生产工艺绿色环保；同时，在氨气氛围中对竹束进行高温热处理，制备的竹束疏解均匀、渗透性好、材色均匀，物理力学性能差异较小，可提高户外用竹重组材的防变形开裂性能。

高温热处理使竹材表面颜色变深，装饰性增强，能大大提高竹材的利用价值。沈钰程等人利用化学成分分析以及红外方法从木质素中官能团变化的角度来研究热处理竹材的变色机理，竹材木质素是由苯基丙烷结构单元通过醚键、碳-碳键连接而成的芳香族高分子化合物，在热处理过程中木素侧链发生了缩合反应，产生了新的β-β和β-5缩合结构，同时发生了侧链消除反应，形成了新的共轭双键，导致共轭体系加长。此外，高温热处理后竹材纤维素和半纤维素发生降解大量的羟基被氧化转变成羰基和羧基，木质素百分含量相对增加。公开号为CN105415470A的中国专利申请公开了“一种精确调控竹材颜色的方法”，该方法具体由1)建立竹材热处理三维样品库；2)样品库转换成颜色库；3)热处理方案初选；4)热处理方案多维度优选；5)数据库精细化等步骤完成。利用温度-介质-时间三因素建立竹材热处理后的样品颜色三维数据库，为目标竹材颜色的热处理方案提供一个基准取件，由于不同热处理介质特性不同，可以从多个技术维度选择合理的热处理方案。

目前尚未发现热改性增强竹材吸附性能的相关研究以及建立热改性条件与竹材表面颜色，改性竹材表面明度(L^*)与吸附性能之间函数关系的相关专利。

发明内容

本发明的目的是通过热改性提高竹材吸附性能，并建立函数关系调控和预测热改性竹材表面颜色及吸附性能：通过控制热改性工艺条件获得不同表面颜色和吸附性能的改性竹材，同时可通过热改性竹材表面明度(L^*)对其吸附性能进行有效地预测，对于竹材热处理实际生产具有一定指导意义。

为实现上述目的，本发明一方面研究热处理温度对竹材的颜色和吸附性能的影响。

其中，所述热改性的温度为120-220℃；所述保温时间为1-4h。

特别是，所述热改性包括对竹材依次进行升温、保温热处理。热改性温度分别为120、140、160、180、200、220℃，保温时间分别为1、2、3、4h。

研究热改性对竹材颜色及其吸附性能的影响，包括如下顺序进行的步骤：

1)将竹材置于热处理试验箱中，缓慢升温至目标温度；

2)继续在同一温度下进行保温，获得热改性竹材；

3)热改性结束后对竹材的色度学参数进行检测；