CN103388272B - 一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法 - Google Patents
一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103388272B CN103388272B CN201310328926.9A CN201310328926A CN103388272B CN 103388272 B CN103388272 B CN 103388272B CN 201310328926 A CN201310328926 A CN 201310328926A CN 103388272 B CN103388272 B CN 103388272B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lignocellulosic material
- ionic liquid
- plasticizing
- solution
- wood
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 50
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract 5
- 241000219000 Populus Species 0.000 claims description 21
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 claims description 11
- 230000037396 body weight Effects 0.000 claims 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 4
- MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1H-imidazole Chemical compound CN1C=CN=C1 MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 abstract description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 5
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract 1
- -1 Chlorine-1-(2-hydroxyethyl)-3-methylimidazole Chemical compound 0.000 description 31
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 12
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000010875 treated wood Substances 0.000 description 8
- 208000021017 Weight Gain Diseases 0.000 description 7
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 6
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 4
- CHTWEZNDVKTUAJ-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-2,3-dimethyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium chloride Chemical compound [Cl-].CC[NH+]1C=CN(C)C1C CHTWEZNDVKTUAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FQERWQCDIIMLHB-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].CC[NH+]1CN(C)C=C1 FQERWQCDIIMLHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBCNUSPKBMKRLV-UHFFFAOYSA-N 3-benzyl-1-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].C1=CN(C)C[NH+]1CC1=CC=CC=C1 HBCNUSPKBMKRLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920001587 Wood-plastic composite Polymers 0.000 description 2
- 238000005574 benzylation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 2
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-M n-octyl sulfate Chemical compound CCCCCCCCOS([O-])(=O)=O UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940067739 octyl sulfate Drugs 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid monooctyl ester Natural products CCCCCCCCOS(O)(=O)=O UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M triflate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011155 wood-plastic composite Substances 0.000 description 2
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUAXVBUVQVRIIQ-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-2,3-dimethylimidazol-3-ium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1C XUAXVBUVQVRIIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IRGDPGYNHSIIJJ-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-2,3-dimethylimidazol-3-ium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1C IRGDPGYNHSIIJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZFODOULAHZZHX-UHFFFAOYSA-N 2-(3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium-1-yl)ethanol;chloride Chemical compound [Cl-].CN1C[NH+](CCO)C=C1 YZFODOULAHZZHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N Azide Chemical compound [N-]=[N+]=[N-] IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M Butyrate Chemical compound CCCC([O-])=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Natural products CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- USXDFAGDIOXNML-UHFFFAOYSA-N Fulminate Chemical compound [O-][N+]#[C-] USXDFAGDIOXNML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N anhydrous quinoline Natural products N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229940006460 bromide ion Drugs 0.000 description 1
- 125000004369 butenyl group Chemical group C(=CCC)* 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-M cyanate Chemical compound [O-]C#N XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- JZMJDSHXVKJFKW-UHFFFAOYSA-M methyl sulfate(1-) Chemical compound COS([O-])(=O)=O JZMJDSHXVKJFKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N n'-amino-n-iminomethanimidamide Chemical compound N\N=C\N=N VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Substances C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007660 quinolones Chemical class 0.000 description 1
- BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N renifolin D Natural products CC(=C)[C@@H]1Cc2c(O)c(O)ccc2[C@H]1CC(=O)c3ccc(O)cc3O BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，它涉及离子液体塑化木质纤维材料的制备方法。本发明要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。本发明的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。方法：一、将离子液体溶解于乙醇或水中；二、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；三、制备离子液体塑化木质纤维材料。本发明方法制备离子液体塑化木质纤维材料无环境污染，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，当压力消除后，应变恢复小。本发明主要用于离子液体塑化木质纤维材料的制备。
Description
技术领域
本发明涉及离子液体塑化木质纤维材料的制备方法。
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
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式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。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的离子液体是由阳离子和阴离子组成的，所述的阳离子为季铵离子、季磷离子、咪唑离子、吡啶离子或喹啉离子；所述的阴离子为卤素离子、高氯酸根、拟卤素离子、C1～C6羧酸根、硝酸根(NO3 -1)、氟硼酸根([BF4]-1)、对甲苯磺酸根(pTs-1)、三氟甲烷磺酸根(TFMS-1)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺离子(Tf2N-1)、辛基硫酸根(OctOSO3 -1)或甲基硫酸根(MeOSO3 -1)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，按以下步骤进行：
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。
本实施方式步骤一中所述的离子液体是一种离子液体或多种离子液体的混合液体；本实施方式中所述的先抽真空然后常压浸泡是指先抽真空至压强为-0.01～-0.1MPa再常压浸泡；所述的加压浸泡是指在0.1～1MPa的压强下浸泡；所述的先抽真空然后加压浸泡是指先抽真空至压强为-0.01～-0.1MPa再在0.1～1MPa的压强下浸泡。
本实施方式的有益效果：
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。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤一中所述的离子液体是由阳离子和阴离子组成的，所述的阳离子为季铵离子、季磷离子、咪唑离子、吡啶离子或喹啉离子；所述的阴离子为卤素离子、高氯酸根、拟卤素离子、C1～C6羧酸根、硝酸根(NO3 -1)、氟硼酸根([BF4]-1)、对甲苯磺酸根(pTs-1)、三氟甲烷磺酸根(TFMS-1)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺离子(Tf2N-1)、辛基硫酸根(OctOSO3 -1)或甲基硫酸根(MeOSO3 -1)。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是：所述的季铵离子、季磷离子、吡啶离子和喹啉离子的取代基为氢、C1～C16的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基或烷氧基；所述的咪唑离子为1-乙基-2,3-二甲基咪唑离子或1-丁基-2,3-二甲基咪唑离子。其它与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是：所述的拟卤素离子为氰离子(CN-1)、硫氰离子(SCN-1)、氰酸根(OCN-1)、雷酸根(CNO-1)或叠氮化物阴离子(N3 -1)。其它与具体实施方式三至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同的是：所述的C1～C6羧酸根(含有1～6个碳原子的羧酸根阴离子)为甲酸根、乙酸根、丙酸根、丁酸根、己酸根、马来酸根、反丁烯二酸根、草酸根、乳酸根或丙酮酸根。其它与具体实施方式三至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同的是：步骤二中所述的木质纤维材料为阔叶材、针叶材、农作物秸秆、果壳或废弃木制品。其它与具体实施方式三至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式三至八之一不同的是：所述的阔叶材和针叶材均为原木、板材、单板、枝桠材、树皮、刨花、木材纤维、木粉中的一种或几种按任意比组成的混合物。其它与具体实施方式三至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式三至九之一不同的是：所述的农作物秸秆为农作物秸秆纤维、农作物秸秆粉末中的一种或二种按任意比组成的混合物。其它与具体实施方式三至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式三至十之一不同的是：所述的卤素离子为氯离子、溴离子或碘离子。其它与具体实施方式三至十之一相同。
实施例一：
本实施方式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、将离子液体氯化-1-乙基-3-甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品(直径8mm，厚8mm，厚度方向为径向)浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料。
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℃，木材在升温过程中被离子液体塑化，发生塑性变形，升温结束后将木材最终厚度固定，将温度迅速降到室温，然后将塑化变形的木材在25℃、相对湿度为65％的环境中放置7天，测定其应变恢复。
处理木材的软化温度、200℃下的压缩应变以及应变恢复结果见表1。
实施例二：
本实施方式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、将离子液体氯化-1-乙基-2,3-二甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品(直径8mm，厚8mm，厚度方向为径向)浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料。
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℃，木材在升温过程中被离子液体塑化，发生塑性变形，升温结束后将木材最终厚度固定，将温度迅速降到室温，然后将塑化变形的木材在25℃、相对湿度为65％的环境中放置7天，测定其应变恢复。
处理木材的软化温度、200℃下的压缩应变以及应变恢复结果见表1。
实施例三：
本实施方式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、将离子液体氯化-1-苄基-3-甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品(直径8mm，厚8mm，厚度方向为径向)浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料。
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℃，木材在升温过程中被离子液体塑化，发生塑性变形，升温结束后将木材最终厚度固定，将温度迅速降到室温，然后将塑化变形的木材在25℃、相对湿度为65％的环境中放置7天，测定其应变恢复。
处理木材的软化温度、200℃下的压缩应变以及应变恢复结果见表1。
实施例四：
本实施方式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、将离子液体氯化-1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品(直径8mm，厚8mm，厚度方向为径向)浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料。
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℃，木材在升温过程中被离子液体塑化，发生塑性变形，升温结束后将木材最终厚度固定，将温度迅速降到室温，然后将塑化变形的木材在25℃、相对湿度为65％的环境中放置7天，测定其应变恢复。
处理木材的软化温度、200℃下的压缩应变以及应变恢复结果见表1。
表1 塑化杨木的软化温度、压缩应变和应变恢复
采用不同离子液体对杨木进行塑化处理，随着离子液体浓度的的增加，杨木的软化温度降低，压缩应变增加，应变恢复在离子液体增重率为18％时达到最低值。利用环境扫描电子显微镜观察压缩木材横切面发现木材细胞壁发生塑性变形但未破裂。结果表明较低的离子液体浓度能够实现木材的永久塑化变形。
Claims (4)
1.一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、将离子液体氯化-1-乙基-3-甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；所述的杨木边材圆柱形样品直径为8mm，厚为8mm，厚度方向为径向；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料；
处理木材样品的增重率为18％。
2.一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、将离子液体氯化-1-乙基-2,3-二甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；所述的杨木边材圆柱形样品直径为8mm，厚为8mm，厚度方向为径向；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料；
处理木材样品的增重率为18％。
3.一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、将离子液体氯化-1-苄基-3-甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；所述的杨木边材圆柱形样品直径为8mm，厚为8mm，厚度方向为径向；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料；
处理木材样品的增重率为18％。
4.一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、将离子液体氯化-1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑加入到装有无水乙醇的烧杯中，形成浓度大于0％的溶液；
二、然后将杨木边材圆柱形样品浸泡在步骤一得到的溶液中，将烧杯放入真空干燥器，先抽真空至压强为-0.1MPa，使木材样品沉降到溶液底部，然后释放真空，在室温常压下浸泡24小时；所述的杨木边材圆柱形样品直径为8mm，厚为8mm，厚度方向为径向；
三、待木质纤维材料完全浸透后，将浸泡处理后的木质纤维材料在温度为70℃的条件下进行干燥，即得到离子液体塑化木质纤维材料；
处理木材样品的增重率为18％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310328926.9A CN103388272B (zh) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | 一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310328926.9A CN103388272B (zh) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | 一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103388272A CN103388272A (zh) | 2013-11-13 |
| CN103388272B true CN103388272B (zh) | 2015-10-28 |
Family
ID=49532686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310328926.9A Active CN103388272B (zh) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | 一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103388272B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12269929B2 (en) | 2019-05-23 | 2025-04-08 | Benedikt Matthias Neyses | Method of plasticizing and densifying hydrophilic polymeric biomaterials and hydrophilic polymeric biomaterials |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103773054B (zh) * | 2013-12-26 | 2015-12-30 | 南京林业大学 | 一种制备木质纤维类生物基塑料的方法 |
| CN109401021B (zh) * | 2018-11-08 | 2021-02-09 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种离子液体改性的生物基复合材料及其制备方法 |
| CN109551954A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-02 | 重庆加倍健电子商务有限公司 | 一种木制品镶嵌树脂包裹干花的工艺方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5151238A (en) * | 1988-06-07 | 1992-09-29 | National Research Development Corporation | Process for producing composite materials |
| CN101270507A (zh) * | 2008-05-13 | 2008-09-24 | 东华大学 | 一种纤维素的增塑方法 |
| CN102906331A (zh) * | 2010-03-18 | 2013-01-30 | 赫尔辛基大学 | 用于使木质纤维素材料原纤化的方法、纤维及其用途 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5190277B2 (ja) * | 2008-01-31 | 2013-04-24 | 株式会社Ｋｒｉ | セルロースおよびキチンの微細繊維の製造方法 |
-
2013
- 2013-07-31 CN CN201310328926.9A patent/CN103388272B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5151238A (en) * | 1988-06-07 | 1992-09-29 | National Research Development Corporation | Process for producing composite materials |
| CN101270507A (zh) * | 2008-05-13 | 2008-09-24 | 东华大学 | 一种纤维素的增塑方法 |
| CN102906331A (zh) * | 2010-03-18 | 2013-01-30 | 赫尔辛基大学 | 用于使木质纤维素材料原纤化的方法、纤维及其用途 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Dissolution of Wood in Ionic Liquids;ILKKA KILPELÄINEN等;《Journal of Agricultural and Food Chemistry》;20071002;第55卷(第22期);第9142页-第9148页 * |
| 木质纤维材料的热塑性改性与塑性加工研究进展;王清文等;《林业科学》;20110615;第47卷(第6期);第133页-第142页 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12269929B2 (en) | 2019-05-23 | 2025-04-08 | Benedikt Matthias Neyses | Method of plasticizing and densifying hydrophilic polymeric biomaterials and hydrophilic polymeric biomaterials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103388272A (zh) | 2013-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103388272B (zh) | 一种离子液体塑化木质纤维材料的制备方法 | |
| Mahmood et al. | Pretreatment of oil palm biomass with ionic liquids: a new approach for fabrication of green composite board | |
| CN101880411B (zh) | 甘蔗渣纤维素制备功能化再生纤维素膜的方法 | |
| CN103146049A (zh) | 一种丙烯酸酯类木塑复合增容改性剂制备方法和应用 | |
| CN104403714B (zh) | 一种防水型生物质成型燃料及其制备方法 | |
| CN105801883B (zh) | 一种制备纤维素溶液的方法 | |
| CN101270507B (zh) | 一种纤维素的增塑方法 | |
| CN105461967B (zh) | 一种轻质淀粉基高韧性复合发泡材料 | |
| Yang et al. | Water-based approach to high-strength all-cellulose material with optical transparency | |
| CN107417937A (zh) | 一种石墨烯改性纤维素膜及其制备方法 | |
| CN107116644A (zh) | 一种防腐阻燃木质门窗的生产工艺 | |
| CN105037760B (zh) | 一种纤维素纳米纤维柔性透明膜的制备方法 | |
| Han et al. | POTENTIAL APPLICATIONS OF IONIC LIQUIDS IN WOOD RELATED INDUSTRIES. | |
| CN105500483A (zh) | 一种抗污且可改善木材手感的木材软化剂及其制备方法 | |
| CN106565854A (zh) | 一种壳寡糖接枝三聚氰胺的制备方法 | |
| Tao et al. | Wet Extrusion Molding of Wood Powder with Hydroxypropylmethyl Cellulose and with Citric Acid as a Crosslinking Agent. | |
| CN109608657A (zh) | 一种新型离子液体降解木质素的方法 | |
| Shams et al. | Compressive deformation of wood impregnated with low molecular weight phenol formaldehyde (PF) resin III: effects of sodium chlorite treatment | |
| CN105504633A (zh) | 一种木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN101381899B (zh) | 一种离子液体制备竹碳中空纤维素纤维的方法 | |
| CN103144263A (zh) | 一种利用废旧聚苯乙烯而重塑成新型防火聚合物的方法 | |
| CN102911447A (zh) | 一种烟梗木塑复合材料及其制备工艺 | |
| CN114808510A (zh) | 一种离子液体从木糖醇渣中提取高纯纤维素材料的方法 | |
| CN105801891A (zh) | 一种环保型纤维素塑料薄膜及其制备方法 | |
| CN110039633B (zh) | 重组竹材的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200619 Address after: 644000 No.43 and No.44 standard workshop of intelligent terminal Industrial Park of Sichuan Yangtze River Industrial Park, Songjia Town, Cuiping District, Yibin City, Sichuan Province Patentee after: Sichuan lvyujun Technology Co.,Ltd. Address before: 150040 No. 26 Hexing Road, Xiangfang District, Heilongjiang, Harbin Patentee before: NORTHEAST FORESTRY University |