一种透光不透明木基复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及木材处理技术领域，具体涉及一种透光不透明木基复合材料的制备方法。

背景技术

建筑室内照明往往需要消耗大量的电力，从而造成能源消耗的严重加剧。将太阳能用于室内照明，可以极大的减少室内照明所造成的能源浪费。因此，开发一种能够将太阳能应用于室内照明的复合材料成为人们亟待开发的一个重要项目。

目前，透光不透明玻璃主要有三种方法：第一种是将平板玻璃放置在盘子里面固定好，在玻璃表面放置玻璃球和少许的砂子和水，利用电机，使方形盘子来回滚动，玻璃球就会研磨平板玻璃，得到透光不透明玻璃；第二种是喷砂法，利用空气压缩机，将石英砂或者金刚砂在高气压下，喷到玻璃表面，玻璃表面在砂子的冲击下，会在表面形成小小的砂点；第三种是利用化学方法，将氢氟酸涂覆在不锈钢网版或者尼龙网版上，再直接印刷在平板玻璃表面，一段时间过后，氢氟酸会腐蚀玻璃表面，造成凹凸不平的透光不透明玻璃。然而，上述方法都是通过物理方式增加漫反射，将照射在玻璃表面的光向四面八方反射出去，达到视觉不透明。此类方法存在工艺复杂、制备效率低、砂子浪费严重等问题。

木材作为四大材料之一，是人类生存发展进步的重要组成部分。然而，为有效保护天然林木资源，缓解天然林木供给矛盾，人工速生林在我国广泛种植。人工速生林具有生长周期短，产量高等优点，大部分速生林成材时间为5～6年，所以造成人工速生材存在质软、密度低、物理力学性能差、尺寸稳定性差且易干缩变形等缺点，严重限制了速生材在实际生产中的应用。因此，改善速生材的缺点，提高速生材性质，实现速生材高附加值利用，从而满足国民对木质材料的需求，以解决我们森林资源短缺问题且对林业经济发展具有重要意义。

目前，对速生材进行功能化处理以制备透明木材的方法比较常见，主要是采用脱除天然木材木质素或改性发色团，再填充折射率和纤维素接近的聚合物，如甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂等，进行透明木材的制备，但其对房间私密性的保护性较差，同时对紫外线的抵抗力较低。因此，如何对木材进行功能化处理，以形成透光不透明木基复合材料成为人们亟待解决的一个难题。

发明内容

为了解决如何将木材进行功能化处理，以形成透光不透明木基复合材料的问题，本发明的目的在于提供一种透光不透明木基复合材料及其制备方法。本发明在去木质素后，再填充折射率约等于纤维素的甲基丙烯酸甲酯和高折射率的二氧化钛，有效解决了木材不透光、易变形、强度低等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明的第一方面提供一种透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

以木质材料为原料，对木材进行预处理，以去除木质素和改性发色团，得到预处理的木质材料；

将预处理的木质材料分别在二氧化钛分散液、甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍处理的样品；

将浸渍处理的样品进行固化处理，得到透光不透明木基复合材料。

本发明首先对木质材料进行预处理，以去除吸光成分木质素和改性发色团，同时保证甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛可以进入到木材基体中，在尽量不破坏木材的前提下，本发明采用去木质素和改性发色团的方法提升木材孔隙度。然后通过合理控制真空条件，保证二氧化钛和甲基丙烯酸甲酯能够均匀到达木材机体内部，从而赋予木材透光不透明性能。

在一些优选的实施例中，对木材进行预处理的具体操作如下：

将氢氧化钠溶液涂覆在木质材料表面，然后放置于过氧化氢溶液中，经紫外照射，洗涤，冷冻干燥，得到预处理的木质材料。

在一些优选的实施例中，所述氢氧化钠溶液的含量为9wt％～11wt％；优选为10wt％。

在一些优选的实施例中，所述过氧化氢溶液的含量为30wt％。

在一些优选的实施例中，所述紫外照射的时间为8～10h；优选为9h。冷冻干燥的时间为12～13h；优选为12h。

在一些优选的实施例中，二氧化钛分散液的配置步骤如下：

将二氧化钛溶于乙醇中，经超声分散，得到二氧化钛分散液；

二氧化钛与乙醇的用量比为0.03～0.15g:100mL。

在一些优选的实施例中，甲基丙烯酸甲酯浸渍液的配置步骤如下：

将甲基丙烯酸甲酯溶液与偶氮二异丁腈在70～80℃下进行预聚合，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液；

偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为1wt％～3wt％。

在一些优选的实施例中，预处理的木质材料在二氧化钛分散液中进行浸渍处理的具体操作如下：

将预处理的木质材料与二氧化钛分散液进行浸渍处理，得到第一次浸渍处理样品。

在一些优选的实施例中，预处理的木质材料在甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理的具体操作如下：

将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯浸渍液进行浸渍处理，得到第二次浸渍处理样品。

在一些优选的实施例中，所述浸渍处理是在真空条件下浸渍处理2～4次，或者在真空条件、常压条件下分别进行交替浸渍处理2～4次；

其中，真空条件下浸渍处理的时间为20～40min；常压条件下浸渍处理的时间为3～5min；所述真空条件为真空度-0.06MPa～-0.08MPa。

将浸渍处理的样品固定在两块玻璃板之间，排出气泡后，在玻璃板的外部分别包裹1～3层保鲜膜和1～3层锡纸，然后在60～80℃下固化处理，得到透光不透明木基复合材料。

在一些优选的实施例中，所述木质材料为杨木、桉木、杉木、樟子松、落叶松中的任意一种。

本发明的第二方面提供一种透光不透明木基复合材料，采用第一方面所述的制备方法制备得到。

本发明的有益效果：

1、本发明首先对木质材料进行预处理，在不影响木材原有力学性能强度的前提下去除木质素和改性发色团，以保证木材透光，还能提升木材孔隙度。然后通过合理控制真空条件，保证二氧化钛和甲基丙烯酸甲酯能够均匀到达木材机体内部，从而赋予木材透光不透明性能，且还能提高木基复合材料的稳定性和机械性能。

2、本发明方法在不影响木材原有力学性能强度的前提下，去除木质素和改性发色团，木材与甲基丙烯酸甲酯均匀高度结合，浸渍到木材内部的二氧化钛提升光折射率的三个过程，最终赋予木材透光不透明性能、提高木材原有尺寸稳定性、密度及力学性能的光学复合材料。

3、本发明的方法明显提高了木材的机械力学性能，以铆钉的形式固定住了游离态羟基，明显弱化了木材的吸湿、吸水性能，提高了木材的使用性能，扩大了木材的适用范围。

4、本发明具有原材料来源广泛，绿色可再生，制备工艺简单，提供室内私密且光照度良好的环境等优点，在室内、室外建筑领域都具有极大的应用前景。

附图说明

图1为按照实施例1、对比例1～3的步骤进行处理的木材处理过程中的宏观形貌图。

图2为实施例1制备的透光不透明木基复合材料的微观形貌图。

图3为实施例1及对比例2～3制备的样品的红外光谱图。

图4为实施例1制备的透光不透明木基复合材料的EDX能谱图。

图5为实施例1和对比例3的样品以及纳米二氧化钛晶体的XRD图。

图6为实施例1～5及对比例1～3制备的透光不透明木基复合材料的透光率谱图。

图7为实施例1制备的透光不透明木基复合材料的雾度谱图。

图8为实施例1、对比例1和对比例3制备的样品的应力应变曲线图。

图9为实施例1、对比例1、对比例3制备的样品的硬度和弹性模量图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

速生木材是一种多孔材料，绿色可再生，具有隔音、调温调湿及装饰性能，天然的骨架形态可作为其他材料的基质模板，多孔通道表面富含大量的活性位点(碳自由基C)和基团(游离性羟基～OH、羧基～COOH等)，可进行一系列的物理、化学反应。多孔道结构为光线的传播提供了基础，当去除木质素，再填充折射率符合的树脂，固化后。可以达到透光不透明的目的。

现有速生材的功能化处理主要分为三类：化学加工、热管理、致密化处理，三种工艺都可以改善速生材的固有特性，扩大木材使用范围。其中，化学加工处理就是通过化学物质对木材细胞壁上的聚合物产生化学变化，木材浸渍改性就是通过化学物质进入到木材细胞壁内部，改善木材湿度敏感性，当化学试剂都充斥到木材细胞壁内部时，水分子无法获得空间，木材的溶胀和收缩性都会降低，利用热固化树脂浸渍木材，也可以显著提高木材尺寸稳定性和耐磨性。热管理是将木材制备得到具有优异的保温隔热的材料，相比钢筋混凝土体系，具有低导热率，避免热量散失。密实化处理是利用热压机施加外力到木材模板上面，是木材模板径向厚度变小，得到细胞壁骨架更加致密的木模板，处理后的木材，硬度、强度和耐磨性都得到了提高。

目前，对速生材进行功能化处理以制备透明木材的方法比较常见，主要是采用脱除天然木材木质素或改性发色团，再填充折射率和纤维素接近的聚合物，如甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂等，进行透明木材的制备，但其对房间私密性的保护性较差，同时对紫外线的抵抗力较低。因此，如何对木材进行功能化处理，以形成透光不透明木基复合材料成为人们亟待解决的一个难题。

二氧化钛具有优异的光学稳定性，且光折射率为2.5，且抗紫外性良好，先使用甲基丙烯酸甲酯浸渍去木质素木材，甲基丙烯酸甲酯折射率约等于纤维素，浸渍后，降低了折射率，可以制得透光透明木材；此时，再浸渍纳米二氧化钛，提高了整体木基复合材料的折射率，增加了漫反射，在原本透明透光的基础上，达到透光不透明目的，得到了透光不透明木基复合材料。

因此，本发明旨在将二氧化钛、甲基丙烯酸甲酯与木材复合，可赋予木材透光不透明性能，可进一步优化天然木材在室内室外建筑材料等方面的应用。可进一步扩大木材的应用范围，可制备出具有前景的环境友好型透光不透明木基复合材料。

本发明的第一方面提供一种透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)木质材料的预处理：

以木质材料为原料，对木材进行预处理，以去除木质素和改性发色团，得到预处理的木质材料；

(2)木质材料的浸渍处理：

将预处理的木质材料分别在二氧化钛分散液、甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍处理的样品；

(3)样品的固化处理：

将浸渍处理的样品进行固化处理，得到透光不透明木基复合材料。

在一些优选的实施例中，所述透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)木质材料的预处理：

以木质材料为原料，对木材进行预处理，以去除木质素和改性发色团，得到预处理的木质材料；

(2)木质材料的浸渍处理：

将预处理的木质材料在二氧化钛分散液中进行第一次浸渍处理，得到第一次浸渍处理样品；

将第一次浸渍处理样品在甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行第二次浸渍处理，得到第二次浸渍处理样品；

(3)样品的固化处理：

将第二次浸渍处理样品进行固化处理，得到透光不透明木基复合材料。

本发明首先对木质材料进行预处理，以去除吸光成分木质素和改性发色团，同时保证甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛可以进入到木材基体中，在尽量不破坏木材的前提下，本发明采用去木质素和改性发色团的方法提升木材孔隙度。然后通过合理控制真空条件，保证二氧化钛和甲基丙烯酸甲酯能够均匀到达木材机体内部，从而赋予木材透光不透明性能。

在一些优选的实施例中，对木材进行预处理的具体操作如下：

将氢氧化钠溶液涂覆在木质材料表面，然后放置于过氧化氢溶液中，经紫外照射，洗涤，冷冻干燥，得到预处理的木质材料。

在一些优选的实施例中，所述氢氧化钠溶液的含量为9wt％～11wt％；优选为10wt％。举例如，9wt％、10wt％、11wt％等。

在一些优选的实施例中，所述过氧化氢溶液的含量为30wt％。

在一些优选的实施例中，所述紫外照射的时间为8～10h；优选为9h。举例如，8h、9h、10h等。

冷冻干燥的时间为12～13h；优选为12h。举例如，12h、13h等。

在一些优选的实施例中，二氧化钛分散液的配置步骤如下：

将二氧化钛溶于乙醇中，经超声分散，得到二氧化钛分散液；二氧化钛与乙醇的用量比为0.03～0.15g:100mL。举例如，0.03g:100mL、0.04g:100mL、0.05g:100mL、0.06g:100mL、0.07g:100mL、0.08g:100mL、0.09g:100mL、0.10g:100mL、0.11g:100mL、0.12g:100mL、0.13g:100mL、0.14g:100mL、0.15g:100mL等。

在一些优选的实施例中，甲基丙烯酸甲酯浸渍液的配置步骤如下：

将甲基丙烯酸甲酯溶液与偶氮二异丁腈在70～80℃下进行预聚合，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液；

偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为1wt％～3wt％。举例如，1wt％、2wt％、3wt％等。

预聚合的温度为70～80℃，举例如，70℃、75℃、80℃等。

在一些优选的实施例中，预处理的木质材料在二氧化钛分散液中进行浸渍处理的具体操作如下：

将预处理的木质材料与二氧化钛分散液进行浸渍处理，得到第一次浸渍处理样品。

在一些优选的实施例中，预处理的木质材料在甲基丙烯酸甲酯浸渍液中进行浸渍处理的具体操作如下：

将预处理的木质材料与甲基丙烯酸甲酯浸渍液进行浸渍处理，得到第一次浸渍处理样品。

在一些优选的实施例中，所述浸渍处理是在真空条件下浸渍处理2～4次，或者在真空条件、常压条件下分别进行交替浸渍处理2～4次；举例如，2次、3次、4次等。其中，真空条件下浸渍处理的时间为20～40min；常压条件下浸渍处理的时间为3～5min；其中，真空条件下浸渍处理的时间为20～40min；举例如，20min、25min、30min、35min、40min等。常压浸渍处理的时间为3～5min。举例如3min、4min、5min等。所述真空条件为真空度-0.06MPa～-0.08MPa。举例如，-0.06MPa、-0.07MPa、-0.08MPa等。

将浸渍处理的样品固定在两块玻璃板之间，排出气泡后，在玻璃板的外部分别包裹1～3层保鲜膜和1～3层锡纸，然后在60～80℃下固化处理，得到透光不透明木基复合材料。固化处理的温度为60～80℃，举例如，60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等。

在一些优选的实施例中，所述木质材料为杨木、桉木、杉木、樟子松、落叶松中的任意一种。

本发明的第二方面提供一种透光不透明木基复合材料，采用第一方面所述的制备方法制备得到。

本发明方法包括通过改性木材内部发色团的预处理，浸渍二氧化钛和甲基丙烯酸甲酯的两个过程，最终获得赋予木材透光不透明、提高木材原有尺寸稳定性、密度及力学性能的优良木基复合材料。本发明的处理方法赋予了木材透光不透明的能力，扩大了其应用领域。本发明方法能够使甲基丙烯酸甲酯均匀分布在木材机体中。得到既具有透光不透明性能，又弱化了木材吸湿、易变形、提高木材机械性能的复合材料。杨木素材未进行任何处理前，透光率为12％，是不透光且不透明的。在填充甲基丙烯酸甲酯和二氧化钛之后，透光率最高达到43％，具有良好的透光性，且视觉不透明的木基复合材料。

具体实施例

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

实施例及对比例中使用的木材均为杨木素材。木材具有三维多孔通道孔隙结构，可作为其他材料进行负载的机械模板，且其机体内部含有大量的活性官能团羟基、羧基等，可进行化学有机结合；本发明方法也适用于桉木、杉木、樟子松和落叶松。

下述各实施例中所述方法如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。

实施例1

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置10wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将10wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射8h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.03g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.03g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。

将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤三遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为2wt％。

将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复三次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用2层塑料薄膜和2层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

实施例2

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，与实施例的方法基本相同，其不同之处在于，二氧化钛乙醇分散液的浓度为0.06g/100mL，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置10wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将10wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射8h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.06g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.06g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。

将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤三遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为2wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复三次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用2层塑料薄膜和2层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

实施例3

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，与实施例的方法基本相同，其不同之处在于，二氧化钛乙醇分散液的浓度为0.09g/100mL，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置10wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将10wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射8h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.09g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.09g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。

将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤三遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为2wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复三次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用2层塑料薄膜和2层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

实施例4

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，与实施例的方法基本相同，其不同之处在于，二氧化钛乙醇分散液的浓度为0.12g/100mL，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置10wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将10wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射8h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.12g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.12g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤三遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为2wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复三次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用2层塑料薄膜和2层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

实施例5

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，与实施例的方法基本相同，其不同之处在于，二氧化钛乙醇分散液的浓度为0.15g/100mL，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置10wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将10wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射8h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.15g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.15g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤三遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为2wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复三次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用2层塑料薄膜和2层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

实施例6

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置11wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将11wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射9h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.03g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.03g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。

将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤1遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为1wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复1次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用1层塑料薄膜和3层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

实施例7

一种透光不透明木基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置9wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将9wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射10h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)二氧化钛的浸渍处理：

配置浓度为0.03g/100mL的二氧化钛乙醇分散液：将0.03g二氧化钛溶于100mL乙醇中，在冰水浴条件下超声分散30min，得到二氧化钛乙醇分散液。

将木材基质模板在二氧化钛乙醇分散液中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤2遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为3wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复2次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用3层塑料薄膜和1层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到透光不透明木基复合材料。

对比例1

一种去发色团基质模板的制备方法，其包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

绝干后的天然木材表面涂覆10wt％氢氧化钠溶液后，置于30wt％过氧化氢溶液中，用紫外光灯照射8h后，天然木材颜色从棕色变成白色。取出，用乙醇、超纯水洗去多余的化学试剂，放置于冷冻干燥机中干燥12h后取出，备用，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

对比例2

一种木基复合材料的制备方法，与实施例的方法基本相同，其不同之处在于，二氧化钛的浸渍处理替换为乙醇浸渍处理，包括以下步骤：

(1)木材基质模板的制备：

配置10wt％的氢氧化钠溶液、30wt％的过氧化氢溶液。将10wt％的氢氧化钠溶液涂覆在天然木材表面，将涂覆后的木材放置于30wt％的过氧化氢溶液中，紫外灯照射8h后取出木材，超纯水洗涤干净，放置于冷冻干燥机中冷冻干燥12h，得到预处理的木质材料，也即木材基质模板。

(2)乙醇的浸渍处理：

将木材基质模板在100mL乙醇中进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度为-0.08MPa下进行真空浸渍30分钟，然后常压浸渍3分钟重复上述浸渍步骤三遍，确保浸渍完全，完成后，置于50℃干燥箱中干燥，备用，得到第一次浸渍处理样品。

(3)PMMA的浸渍固化：

配置甲基丙烯酸甲酯浸渍液：水浴锅75℃下，将PMMA溶液和偶氮二异丁腈进行预聚合15min，结束后，冷水浴直至PMMA溶液冷却至室温，得到甲基丙烯酸甲酯浸渍液。偶氮二异丁腈占甲基丙烯酸甲酯溶液的质量百分比为2wt％。将第一次浸渍处理样品与甲基丙烯酸甲酯溶液，在室温下进行浸渍处理；浸渍处理是：首先在真空度-0.08MPa下在真空浸渍箱中进行真空浸渍30min；取出后，空气干燥1min，重复三次，保证浸渍完全，得到第二次浸渍处理样品。取出浸渍完成的干燥样品，放置于两块玻璃板中间，排出气泡，用2层塑料薄膜和2层锡纸包裹并固定住，放置于70℃鼓风干燥箱中干燥固化4h，得到木基复合材料。

对比例3

将天然木材锯解成20mm×20mm×3mm木材薄片，不做其他处理。

测试结果及分析

实施例1和实施例6～7的方法制备的样品的性能相同，因此，下面仅以实施例1～5为例，进行性能测试分析。

1、形貌分析

以杨木为例，按照实施例1的方法制备透光不透明木基复合材料，按照对比例1的方法制备去发色团基质模板，按照对比例2的方法制备木基复合材料，按照对比例3的方法制备木材薄片。

随机抽取实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的样品进行宏观形貌观察，实验过程及结果如下：

对四种样品的宏观形貌图

图1为按照实施例1、对比例1～3的步骤进行处理的木材处理过程中的宏观形貌图。

如图1所示，为四种样品的对比图，其中，左上图为对比例3的样品；右上图为对比例1的样品；左下图为对比例2的样品；右下图为实施例1的样品。由图1结果可知，对比例3、对比例1透光率低，对比例2、实施例1都具有良好的透光率，且对比例2在视觉上可以看清下方字母，实施例1无法看清下方字母，实施例1具有透光不透明木基复合材料的效果。

图2为实施例1制备的透光不透明木基复合材料的微观形貌图。

如图2所示，从图2(a)中可以看到PMMA和TiO

2、红外光谱分析

图3为实施例1及对比例2～3制备的样品的红外光谱图。

由图3可知，实施例1的样品在2990cm

与对比例2和对比例3相比，实施例1在1620cm

3、EDX能谱分析

图4为实施例1制备的透光不透明木基复合材料的EDX能谱图。表1为去发色团透光不透明木基复合材料的EDX图谱结果。

表1样品的EDX能谱结果

从图4中可以看到PMMA/TiO

4、XRD分析

图5为实施例1和对比例3的样品以及纳米二氧化钛晶体的XRD图。

从图5中可以看出，对比例3在2θ＝15°、22°处出现对应的木材纤维素的(101)、(002)晶面峰。制备得到的实施例1中，纤维素特征峰的位置并没有发生改变，表明得到实施例1并没有破坏木材的纤维结构，这一点在SEM图中也得到证实。同时，实施例1制备得到的样品分别在2θ＝25°、37°、48°、53°和55°处出现明显的二氧化钛特征衍射峰，说明制备得到的透光不透明木基复合材料内部存在纳米TiO

5、透光率和雾度分析

实施例1～5主要考察二氧化钛浓度对透光不透明木基复合材料光学性能的影响：以杨木为例，按照实施例1～5的方法进行处理，不同二氧化钛浓度对透光不透明木基复合材料的光学性能的影响结果见表2和图6。图6为实施例1～5及对比例1～3制备的透光不透明木基复合材料的透光率谱图。

表2不同二氧化钛浓度对透光不透明木基复合材料的光学性能的影响

由表2结果可以看出，随着二氧化钛浓度的增加，透光不透明木基复合材料的透光率逐渐降低，但是并没有影响雾度值。其中，实施例1的杨木基透光不透明木基复合材料具有良好的透光率且不透明。

与实施例1的复合材料相比，对比例1在未进行浸渍处理和固化处理的情况下，木材基质模板力学性能降低、透光率较低；该材料的透光率为15％，作为室内建筑材料，力学性能差且透光率低。

对比例2在将实施例1的二氧化钛的浸渍处理替换为乙醇浸渍处理，制得的木基复合材料结果：透光率50％，在可见光下透明，不可作为透光不透明木基复合材料使用。对比例3的木材薄片透光率仅12％，不可作为透光不透明木基复合材料使用。

由图6的透光率图谱可知，随着可见光波长从350nm增加到800nm，木基复合材料的透光率也呈现逐渐增加的趋势。对比例1和对比例3在波长范围内都具有低透光率。对比例2在波长范围内具有50％的透光率，由上述分析可知，对比例2在可见光内透明，所以对比例2不能作为透光不透明木基复合材料使用，实施例1在波长范围内具有43％透光率，证实我们制备的木基复合材料具有透光不透明的效果，PMMA/TiO

图7为实施例1制备的透光不透明木基复合材料的雾度谱图。

由图7的雾度图可知，实施例1具有高雾度。与上述分析中良好的透光率相结合，实施例1具有良好的透光率和高雾度，具有透光不透明的效果。

6、力学性能分析

图8为实施例1、对比例1和对比例3制备的样品的应力应变曲线图。

由8的拉伸性能结果图谱可知，对比例3的最大拉伸强度是4.42MPa；对比例1的最大拉伸强度是3.91MPa；实施例1的最大拉伸强度是4.99MPa，相较于对比例3提高12.90％。结果说明，PMMA/TiO

图9为实施例1、对比例1、对比例3制备的样品的硬度和弹性模量图。

表3样品的硬度和弹性模量

由图9的硬度和弹性模量的结果图谱分析可知，对比例3的硬度是0.01GPa，弹性模量是0.25GPa，实施例1的硬度是0.15GPa，弹性模量是7.85GPa，硬度较对比例3提升15倍，弹性模量较对比例3提升31.4倍。由上述结果可知，经聚合物浸渍后，实施例1的弹性模量和硬度均显著提高，是因为PMMA的加入显著改善天然木材的力学性能，木材纤维与PMMA之间形成良好的交联作用。

7、结论

综上，本发明各实施例提供了一种透光不透明的木基复合材料的制备方法，该方法包括在天然木材的基础上通过改性发色团，得到木材基质模板，再向木材基质模板内部渗透进PPMA/TiO

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。