可逆温致变色功能薄木的制备与性能研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 17次 | 上传用户:lixiangzone119
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可逆温致变色木材是一种新型的木质功能材料,能够随着温度的变化而发生智能变色和热能转换,实现暖色调和冷色调之间的可逆变化,满足人们对家具、装饰审美的个性化需求。温致变色技术在木质材料生产领域的应用,是实现木质材料功能化的主要途径之一,也是提高木质材料产品附加值和市场竞争力的重要手段。本研究通过改变可逆温致变色复配物的成分及其配比,确定变色复配物的最佳配比,制备了可逆温致变色薄木,分析了变色薄木的热变色性能,并探索了变色薄木的性能测试方法。采用原位聚合法,对最佳配比下的变色复配物进行微胶囊化处理,研究了微胶囊化的制备工艺。对制得的变色微胶囊,采取与浸渍树脂液混合的方法,通过涂层的方式实现了薄木的可逆变色。论文的主要研究结果如下:1可逆温致变色复配物及变色薄木的制备(1)以热敏玫红为隐色剂,在给定的配比条件下,以十二醇、十四醇及十六醇为溶剂,以双酚A为显色剂制得的复配物变色综合性能最好,变色复配物的变色温度区间分别为1020℃、2638℃、4454℃。(2)以热敏玫红为隐色剂、双酚A为显色剂、十四醇为溶剂的变色复配物各组分的最佳配比为1:6:60。在此条件下制得的变色复配物变色灵敏,其消色、复色温度区间分别为3337℃、2733℃。(3)可逆温致变色复配物的变色机理为电子转移机理。由傅里叶红外光谱(FT-IR)可知,热敏玫红在1766cm-1处具有酯羰基C=O吸收峰,而在复配物中,热敏玫红在低温下内酯环开裂,在1766cm-1处内酯峰消失,失去电子,与电子接受体双酚A发生电子给予接受而变成红色。2可逆温致变色薄木的性能及其测试方法(1)根据NBS色差单位等级评价,可以确定变色薄木的消、复色温度区间和消、复色温度。以热敏玫红、双酚A和十四醇为复配物制得的变色薄木消、复色温度分别为31℃、25℃,消、复色温度区间分别为2737℃、2919℃。(2)可逆温致变色薄木的消色过程曲线和复色过程曲线连续但并不等同,在可逆变色过程中存在复色滞后现象。(3)变色薄木的光稳定性欠佳,添加紫外线吸收剂能改善变色薄木的光稳定性,并且随着紫外吸收剂用量的增大而光稳定性不断增强。经氙光辐射处理后,未添加紫外线吸收剂的可逆温致变色薄木的表面色差损失达19.79,损失率达27.44%,大于添加紫外线吸收剂的变色薄木的色差损失。紫外线吸收剂UV-326对变色薄木的光稳定性改善效果优于UV-531,当添加量为2.0%,综合效果最佳。(4)受氙光辐射照度、温度和相对湿度的影响,国家标准《装饰单板贴面人造板(》GB/T15104-2006)中耐光色牢度的测试标准不适用于变色薄木光稳定性的测试。3可逆温致变色微胶囊的制备工艺乳化剂种类及用量、乳化时间、乳化转速、壳芯比和缩聚pH值对微胶囊的结构、形态和粒径大小有重要的影响。聚乙烯醇0588(PVA-0588)对变色复配物的乳化效果最好。较佳的微胶囊化工艺为:PVA-0588添加量3.0%,乳化转速14000rpm,乳化时间30min,壳芯比4:2,缩聚pH值5.0。此条件下制备的变色微胶囊粒径分布窄,主要集中在35μm,变色灵敏,可逆变色效果好。4可逆温致变色微胶囊在薄木上的应用(1)变色微胶囊与三聚氰胺浸渍树脂混合而成的变色微胶囊乳液,通过涂层的方式可以实现薄木的可逆变色功能,制备的变色薄木具有良好的热变色性能。(2)制备的变色薄木存在复色滞后现象,其消、复色温度分别为33℃、25℃,消、复温度区间分别为2535℃、2719℃。(3)制备的变色薄木具有较好的耐疲劳性能,在经历10个冷-热循环(-20--100℃)周期后,其色度学参数明度指数L*、红绿轴色品指数a*、黄蓝轴色品指数b*及总色差E均无显著变化。
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