本發(fā)明屬于竹材加工領(lǐng)域，具體涉及一種溫敏性防霉竹材的制備方法。
背景技術(shù)：
我國是世界上最大的竹產(chǎn)品出口國，竹地板、竹家具、刨切薄竹等產(chǎn)品60％以上出口到歐、美等地，極受用戶青睞，竹產(chǎn)品在裝飾裝修、建筑、家具等領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用，且出現(xiàn)快速增長的勢頭。但是，竹材容易霉變，霉變后的竹材表面污染嚴重，呈現(xiàn)褐色或黑色，有的污染可達數(shù)毫米，以致洗刷甚至刨削也不能完全除去，導(dǎo)致竹材失去使用價值，由此造成的經(jīng)濟損失巨大。
目前，雖然國內(nèi)外學(xué)者開展了竹材防霉的諸多研究，并取得了豐碩的成果。但現(xiàn)有的防霉竹產(chǎn)品在戶外日曬、雨淋等惡劣條件下的使用周期很少能達到1年以上，時至今日戶外竹產(chǎn)品的長效防霉問題仍未能徹底解決，仍困擾著竹材工業(yè)界，已成為當(dāng)前亟待攻克的一大難題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對竹材容易霉變、防霉處理后長效差等問題，提供一種溫敏性防霉竹材的制備方法，實現(xiàn)竹材的長效防霉的效果。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種溫敏性防霉竹材的制備方法，包括以下步驟：
(1)竹材聯(lián)合交替浸提處理
將竹材加工制成的竹片置于沸水中浸提處理，浸提出親水的淀粉、糖類和蛋白質(zhì)等霉菌生長的營養(yǎng)物質(zhì)；再用堿溶液再浸提處理，浸提出酸性營養(yǎng)物質(zhì)；之后用酸溶液浸提處理，浸提出堿性營養(yǎng)物質(zhì)；然后將竹片置于熱水中浸泡后，浸提出其他營養(yǎng)物質(zhì)；最后取出干燥；
(2)納米級溫敏性抗菌水凝膠的合成
以單體N-異丙基丙烯酰胺和N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為主要原料，以N，N，N’，N’-四甲基乙二胺為催化劑，與金屬離子合成納米級溫敏性抗菌水凝膠；
(3)竹材浸漬處理溫敏性抗菌水凝膠
將經(jīng)過聯(lián)合交替浸提處理的竹片，用去離子水清洗后，取出置于干燥機中在干燥至絕干后，封裝備用；之后將納米級溫敏性抗菌水凝膠在去離子水中溶解成溶液之后，再將竹片置于其中進行浸漬處理；再采用冷凍-解凍法制得溫敏性抗菌水凝膠/竹材復(fù)合材料。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，上述步驟(1)中：
沸水中浸提處理時間優(yōu)選為2-6h；
堿溶液再浸提優(yōu)選為使用0.5-2.5％的NaOH溶液處理2-6h；
酸溶液再浸提優(yōu)選為使用0.5-2.5％的HCl溶液處理2-6；
熱水中浸泡優(yōu)選為在50-80℃的熱水中浸泡2-4h；
最后取出干燥至含水率7-12％。
上述步驟(2)中納米級溫敏性抗菌水凝膠優(yōu)選為銀離子或鋅離子體系納米水凝膠，合成包括如下步驟：
稱取一定質(zhì)量的單體N-異丙基丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺依次加入到三口燒瓶中混合，將混合液攪拌均勻后，用HNO3溶液調(diào)制混合體系的pH值到6-7；之后加入AgNO3或ZnNO3溶液，避光攪拌20-40min過后，加入過硫酸銨或偶氮二異丁腈引發(fā)體系聚合，在氮氣條件室溫避光反應(yīng)6-12h得到清澈的混合溶液；然后緩慢加入NaBH4溶液，原位還原AgNO3，避光反應(yīng)8-24h，即得納米級溫敏性抗菌水凝膠；最后將所制得的納米級溫敏性抗菌水凝膠溶液置于截留分子量為8000-14000的透析袋中，在過量去離子水中透析5-14天，每12h換一次水，常溫保存?zhèn)溆谩?/p>
上述步驟(3)浸漬處理可采用常壓浸泡法處理竹片，處理時間2-24h，處理溫度20-40℃；也可采用真空加壓浸泡法處理竹片，處理時間1-4h，加壓壓力0.2-1.0MPa，處理溫度20-40℃。
上述步驟(3)冷凍-解凍法的溫度變化優(yōu)選為20℃→-20℃→20℃，降溫和升溫速度優(yōu)選為0.2℃/min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果如下：
本發(fā)明釆用納米級溫敏性抗菌水凝水凝膠來處理竹材，利用其對溫度特有的敏感性，實現(xiàn)殺菌藥物釋放的“開-關(guān)”控制模式：即當(dāng)環(huán)境溫度達到霉菌適宜生長的15-30℃時，水凝膠中的殺菌藥物藥就釋放出來殺死霉菌，當(dāng)環(huán)境溫度為不適宜于霉菌生長的溫度時，殺菌藥物就不向外釋放，從而實現(xiàn)長效防霉的作用，攻克竹材容易霉變的技術(shù)難題。本發(fā)明所制造的防霉竹材在戶外的使用周期比現(xiàn)有的防霉竹產(chǎn)品提高5年以上，達到了長效防霉的效果。
具體實施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
如無具體說明，本發(fā)明的各種原料均可以通過市售得到；或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練入員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。除非另外說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。
一種溫敏性防霉竹材的制備方法，各步驟具體工藝過程如下：
(1)竹材聯(lián)合交替浸提處理
將采伐的竹材截斷成一定長度的竹段，用多片鋸將竹段剖分成竹條，之后用壓刨機刨去竹條上的竹青和竹黃制得竹片，最后再對竹片進行聯(lián)合交替浸提處理，使竹材中的適宜霉菌生長的各類營養(yǎng)物質(zhì)盡可能多地被浸提出來。具體步驟為：先將竹片置于沸水中浸提處理2-6h，浸提出親水的淀粉、糖類和蛋白質(zhì)等霉菌生長的營養(yǎng)物質(zhì)；再用濃度0.5-2.5％的NaOH溶液再浸提處理2-6h，浸提出酸性營養(yǎng)物質(zhì)；之后用濃度0.5-2.5％的HCl溶液浸提處理2-6h，浸提出堿性營養(yǎng)物質(zhì)；然后將竹片置于50-80℃的熱水中浸泡2-4h后，浸提出其他營養(yǎng)物質(zhì)；最后取出干燥到含水率7-12％。
(2)納米級溫敏性抗菌水凝膠的合成
稱取一定質(zhì)量的單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)和催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(TEMED)依次加入到三口燒瓶中混合，將混合液攪拌均勻后，用HNO3溶液調(diào)制混合體系的pH值到6-7；之后加入AgNO3(或ZnNO3)溶液，避光攪拌20-40min過后，加入過硫酸銨(或偶氮二異丁腈)引發(fā)體系聚合，在氮氣條件室溫避光反應(yīng)6-12h得到清澈的混合溶液；然后緩慢加入NaBH4溶液，原位還原AgNO3，避光反應(yīng)8-24h，即得納米級溫敏性抗菌水凝膠；最后將所制得的納米級溫敏性抗菌水凝膠溶液置于截留分子量為8000-14000的透析袋中，在過量去離子水中透析5-14天，每12h換一次水，常溫保存?zhèn)溆谩１静襟E制造的納米級溫敏性抗菌水凝膠粒徑均在20-50nm左右，在一定條件能夠順利地進入到竹材細胞壁且牢固地留在其中。
(3)竹材浸漬處理溫敏性抗菌水凝膠
將經(jīng)過聯(lián)合交替浸提處理的竹片，用去離子水清洗40-80min后，取出置于干燥機中在103±2℃下干燥到絕干后，封裝備用；之后將納米級溫敏性抗菌水凝膠在去離子水中溶解成溶液之后，再將竹片置于其中進行浸漬處理，浸漬處理的方法有兩種：①采用常壓浸泡法處理竹片，處理時間2-24h，處理溫度20-40℃；②采用真空加壓浸泡法處理竹片，處理時間1-4h，加壓壓力0.2-1.0MPa，處理溫度20-40℃。待水凝膠中的基團與竹材的基團反應(yīng)自組裝完成后，再采用冷凍-解凍法(20℃→-20℃→20℃，降溫和升溫速度0.2℃/min)制得溫敏性抗菌水凝膠/竹材復(fù)合材料，即納米銀(或納米鋅)/PNIPA水凝膠/竹材復(fù)合材料。
本發(fā)明制備的復(fù)合材料為溫敏性防霉竹材，具有對溫度非常敏感的特性，當(dāng)環(huán)境溫度達到霉菌適宜的生長的15-30℃時，具有較強殺菌作用的銀(或鋅)就從水凝膠中釋放出來殺滅霉菌；當(dāng)環(huán)境溫度處于不適宜于霉菌生長的條件時，銀(或鋅)就不向外釋放，一直留著于竹材細胞壁中，如此反復(fù)時間能夠達到6年以上，比現(xiàn)有防霉竹產(chǎn)品的防霉周期提高5年以上，從而實現(xiàn)長效防霉。