兼具保温和净化空气作用的木材及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及一种兼具保温和净化空气作用的木材的制备方法，包括以下步骤：S101：将木材浸泡于酸溶液中，并于120℃‑150℃下加热5h‑10h；S102：将所述加热5h‑10h后的木材于150℃‑230℃下干燥1h‑3h；S103：将所述S102得到的木材打磨后抛光。此外，本发明还涉及采用本发明提供的制备方法得到的保温且净化空气的木材及其应用。采用本发明提供的兼具保温和净化空气作用的木材的制备方法，可以得到具有优良的保温性能，且能够有效降低空气中甲醛含量，进而改善空气质量的木材。将本发明制备得到的木材用于建筑领域尤其是室内装修材料领域，可以起到显著调节室温以及改善空气质量的作用。

权利要求

1.一种保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：将木材浸泡于酸溶液中，并于120℃-150℃下加热5h-10h；其中，所述酸溶液中，溶剂与溶质的重量比为100：(0.05-5)，且所述溶质包括硫酸、磷酸、硝酸、盐酸和草酸中的一种或多种；

S102：将所述加热5h-10h后的木材于150℃-230℃下干燥1h-3h；

S103：将所述S102得到的木材打磨后抛光。

2.根据权利要求1所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述S102还包括下述步骤：

将所述干燥1h-3h后的木材浸泡于第一混合物中，并于75℃-90℃下加热2h-3h；然后将所述加热2h-3h后的木材真空干燥；

其中，

所述第一混合物中，溶剂与溶质的重量比为100：(10-20)，且所述溶剂为水；

所述溶质按重量份计，包括：二氧化硅20-35重量份，二氧化钛15-30重量份，碳酸钙15-

20重量份，碳酸铵25-40重量份、电气石粉10-15重量份以及稀土氧化物5-10重量份。

3.根据权利要求2所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述真空干燥的条件为：温度为70℃-80℃，压力为0.09MPa-0.07MPa，时间为100min-

200min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述酸溶液中，所述溶剂为水。

6.根据权利要求5所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述木材选自沙树，所述酸溶液中，溶质为硫酸和磷酸，且所述硫酸和所述磷酸的重量比为1：(0.5-2)。

7.根据权利要求5所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述木材选自松树，所述酸溶液中，溶质为草酸和盐酸，且所述草酸和所述盐酸的重量比为1：(0.6-2.5)。

8.根据权利要求5所述的保温且净化空气的木材的制备方法，其特征在于：所述木材选自紫木树，所述酸溶液中，溶质为草酸、硫酸和硝酸，且所述草酸、所述硫酸和所述硝酸的重量比为1：(0.5-2.5)：(0.3-1.5)。

9.按照权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的保温且净化空气的木材。

10.权利要求9所述的保温且净化空气的木材在建筑领域材料中的应用。

说明书

兼具保温和净化空气作用的木材及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种兼具保温和净化空气作用的木材及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 近年来，随着科学技术的发展和人们物质文化生活水平的提高，建筑业蓬勃发展，人们对生活环境的要求也越来越高，特别是住宅区及办公楼区域，人们希望建筑所用材料更安全舒适、保温隔热性能更好且有害物质含量更低。然而，目前建筑行业中，广泛采用的外墙依旧为水泥墙，水泥墙力学性能较好，但其最大的缺点在于保温隔热性能差，且易产生潮气。置身水泥墙建成的房屋，总是会冬冷夏热，从而严重影响着人们的生活质量。

[0003] 此外，伴随着生活水平的提高，以及健康意识和环保意识的不断加强，人们对室内环境日益关注。然而在现如今的装修过程中，三聚氰胺甲醛树脂胶等压制成的胶合板、刨花板、密度板、细工板等人造板产品在美化居室的同时，又成为室内甲醛的主要来源。在生产和使用人造板过程中释放出来的游离甲醛，既污染居住环境，又严重损害人们的身体健康。甲醛在人体内可转变为甲醇，故可引起麻醉作用，对视神经产生影响。甲醛可以引起中枢神经系统、体内酶活性的改变以及内分泌、免疫系统的改变；高浓度的甲醛对于神经系统、免疫系统、肝脏均有毒害作用，其刺激眼结膜、呼吸道粘膜从而使人产生流泪、流涕、结膜炎、咽喉炎、哮喘、支气管炎等症状；据报道，甲醛还具有明确的致癌性。此外，甲醛潜伏期长，人造板材释放期为3～5年；而且，由甲醛引起的职业性哮喘，潜伏期可长达数周到数年。

[0004] 基于此，亟需一种具有良好的保温性能和有效吸收甲醛等有害物质的装修材料，以满足近年来蓬勃发展的建筑业的需求。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种兼具保温和净化空气作用的木材及其制备方法与应用，以得到具有优良的保温性能，且能够有效降低空气中的甲醛含量，进而改善空气质量的木材；从而满足近年来蓬勃发展的建筑业的需求。

[0006] 为此，本发明提供如下技术方案：

[0007] 第一方面，本发明提供一种保温且净化空气的木材的制备方法，包括以下步骤：S101：将木材浸泡于酸溶液中，并于120℃-150℃下加热5h-10h；S102：将加热5h-10h后的木材于150℃-230℃下干燥1h-3h；S103：将S102得到的木材打磨后抛光。

[0008] 其中，酸溶液优选酸溶液；在120℃-150℃下加热5h-10h；在该温度范围内，酸溶液处于沸腾状态，即将木材浸泡于酸溶液中，并于120℃-150℃下煮沸5h-10h。将木材打磨后抛光，打磨的目的在于除去木材表面的糙面，从而得到表面平滑的木材；抛光的目的在于让木材表面有光泽；具体地，抛光过程中会产生高温，木材在抛光过程中有颜色变化者为合格的木材，反之为不合格。

[0009] 在本发明的进一步实施方式中，S102之后，S103之前还包括下述步骤：将干燥1h-3h后的木材浸泡于第一混合物中，并于75℃-90℃下加热2h-3h；然后将加热2h-3h后的木材真空干燥；其中，第一混合物中，溶剂与溶质的重量比为100：(10-20)，且溶剂为水；溶质按重量份计，包括：二氧化硅20-35重量份，二氧化钛15-30重量份，碳酸钙15-20重量份，碳酸铵25-40重量份、电气石粉10-15重量份以及稀土氧化物5-10重量份。

[0010] 在本发明的进一步实施方式中，稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇中的一种或多种。

[0011] 在本发明的进一步实施方式中，真空干燥的条件为：温度为70℃-80℃，压力为0.09MPa-0.07MPa，时间为100min-200min。

[0012] 在本发明的进一步实施方式中，酸溶液中，溶剂与溶质的重量比为100：(0.05-5)，且溶剂为水。

[0013] 在本发明的进一步实施方式中，木材选自沙树，酸溶液中，溶质为硫酸和磷酸，且硫酸和磷酸的重量比为1：(0.5-2)。

[0014] 在本发明的进一步实施方式中，木材选自松树，酸溶液中，溶质为草酸和盐酸，且草酸和盐酸的重量比为1：(0.6-2.5)。

[0015] 在本发明的进一步实施方式中，木材选自紫木树，酸溶液中，溶质为草酸、硫酸和硝酸，且草酸、硫酸和硝酸的重量比为1：(0.5-2.5)：(0.3-1.5)。

[0016] 第二方面，采用本发明提供的方法制备得到的保温且净化空气的木材。

[0017] 第三方面，本发明提供的保温且净化空气的木材在建筑领域尤其是室内装修材料中的应用。

[0018] 申请人经过悉心研究发现：采用本发明提供的兼具保温和净化空气作用的木材的制备方法，可以得到具有优良的保温性能，且能够有效降低空气中的甲醛含量，进而改善空气质量的木材。将本发明制备得到的木材用于建筑领域尤其是室内装修材料领域，可以起到显著调节室温以及改善空气质量的作用。而目前市场上广泛采用的装修材料无法实现对温度的调节，且会释放有害物质，从而严重影响了室内的空气质量。申请人经过大量研究发现，建筑过程中使用本发明提供的木材后，可以很明显的起到冬暖夏凉的作用；同时，该木材还可以显著降低因室内装修过程中产生的甲醛等有害物质的含量。

附图说明

[0019] 图1为本发明实施例中的保温且净化空气的木材的制备方法的流程图；

[0020] 图2为本发明得到的木材的安装示意图。

具体实施方式

[0021] 下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0022] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

[0023] 下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。

[0024] 以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

[0025] 本发明提供一种保温且净化空气的木材的制备方法，包括以下步骤：

[0026] S101：将木材浸泡于酸溶液中，并于120℃-150℃下加热5h-10h。其中，酸溶液中，溶剂与溶质的重量比为100：(0.05-5)，且溶剂为水。

[0027] 其中，酸溶液优选酸溶液；于120℃-150℃下加热5h-10h；在该温度范围内，酸溶液处于沸腾状态，即将木材浸泡于酸溶液中，并于120℃-150℃下煮沸5h-10h。将木材打磨后抛光，打磨的目的在于除去木材表面的糙面，从而得到表面平滑的木材；抛光的目的在于让木材表面有光泽；具体地，抛光过程中会产生高温，木材在抛光过程中有颜色变化者为合格的木材，反之为不合格。

[0028] S102：将加热5h-10h后的木材于150℃-230℃下干燥1h-3h。

[0029] S103：将S102得到的木材打磨后抛光。

[0030] 优选地，S102之后，S103之前还包括下述步骤：如图1所示，将干燥1h-3h后的木材浸泡于第一混合物中，并于75℃-90℃下加热2h-3h；然后将加热2h-3h后的木材真空干燥；其中，第一混合物中，溶剂与溶质的重量比为100：(10-20)，且溶剂为水；溶质按重量份计，包括：二氧化硅20-35重量份，二氧化钛15-30重量份，碳酸钙15-20重量份，碳酸铵25-40重量份、电气石粉10-15重量份以及稀土氧化物5-10重量份。其中，稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇中的一种或多种；真空干燥的条件为：温度为70℃-80℃，压力为0.09MPa-
0.07MPa，时间为100min-200min。

[0031] 优选地，木材选自沙树，酸溶液中，溶质为硫酸和磷酸，且硫酸和磷酸的重量比为1：(0.5-2)。

[0032] 优选地，木材选自松树，酸溶液中，溶质为草酸和盐酸，且草酸和盐酸的重量比为1：(0.6-2.5)。

[0033] 优选地，木材选自紫木树，酸溶液中，溶质为草酸、硫酸和硝酸，且草酸、硫酸和硝酸的重量比为1：(0.5-2.5)：(0.3-1.5)。

[0034] 下面结合具体实施例进行说明。

[0035] 实施例一

[0036] 将沙树浸泡于酸溶液中，并于130℃下加热6h；将加热6h后的木材于200℃下干燥2h；然后将干燥2h后的木材打磨后抛光。其中，酸溶液由98％的浓硫酸1斤，磷酸1斤以及水
100斤组成。

[0037] 实施例二

[0038] 将松树浸泡于酸溶液中，并于150℃下加热5h；将加热5h后的木材于230℃下干燥1h；然后将干燥1h后的木材打磨后抛光。其中，酸溶液由草酸1斤，38％的浓盐酸2.0斤以及水100斤组成。

[0039] 实施例三

[0040] 将紫木树浸泡于酸溶液中，并于120℃下加热10h；将加热10h后的木材于150℃下干燥3h；然后将干燥3h后的木材打磨后抛光。其中，酸溶液由草酸1斤，98％的浓硫酸0.5斤、98％的浓硝酸0.5斤以及水100斤组成。

[0041] 实施例四

[0042] 将沙树浸泡于酸溶液中，并于130℃下加热6h；将加热6h后的木材于200℃下干燥2h；将干燥2h后的木材浸泡于第一混合物中，并于80℃下加热2.5h，然后于温度为75℃，压力为0.09MPa的条件下干燥150min；然后将干燥150min后的木材打磨后抛光。

[0043] 其中，酸溶液为98％的浓硫酸1斤，磷酸1斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和15斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：
电气石粉：氧化钇＝25：20:18:25:13:8。

[0044] 实施例五

[0045] 将沙树浸泡于酸溶液中，并于130℃下加热6h；将加热6h后的木材于200℃下干燥2h；将干燥2h后的木材浸泡于第一混合物中，并于80℃下加热2.5h，然后于温度为75℃，压力为0.09MPa的条件下干燥150min；然后将干燥150min后的木材打磨后抛光。

[0046] 其中，酸溶液为98％的浓硫酸1斤，磷酸0.5斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和15斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化钇＝25：20:18:25:13:8。

[0047] 实施例六

[0048] 将沙树浸泡于酸溶液中，并于130℃下加热6h；将加热6h后的木材于200℃下干燥2h；将干燥2h后的木材浸泡于第一混合物中，并于80℃下加热2.5h，然后于温度为75℃，压力为0.09MPa的条件下干燥150min；然后将干燥150min后的木材打磨后抛光。

[0049] 其中，酸溶液为98％的浓硫酸1斤，磷酸2斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和15斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：
电气石粉：氧化钇＝25：20:18:25:13:8。

[0050] 实施例七

[0051] 将松树浸泡于酸溶液中，并于150℃下加热5h；将加热5h后的木材于230℃下干燥1h；将干燥1h后的木材浸泡于第一混合物中，并于90℃下加热2h，然后于温度为80℃，压力为0.07MPa的条件下干燥200min；然后将干燥200min后的木材打磨后抛光。

[0052] 其中，酸溶液为草酸1斤，38％的浓盐酸2.0斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和20斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化镧＝20：30:15:40:10:10。

[0053] 实施例八

[0054] 将松树浸泡于酸溶液中，并于150℃下加热5h；将加热5h后的木材于230℃下干燥1h；将干燥1h后的木材浸泡于第一混合物中，并于90℃下加热2h，然后于温度为80℃，压力为0.07MPa的条件下干燥200min；然后将干燥200min后的木材打磨后抛光。

[0055] 其中，酸溶液为草酸1斤，38％的浓盐酸0.6斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和20斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化镧＝20：30:15:40:10:10。

[0056] 实施例九

[0057] 将松树浸泡于酸溶液中，并于150℃下加热5h；将加热5h后的木材于230℃下干燥1h；将干燥1h后的木材浸泡于第一混合物中，并于90℃下加热2h，然后于温度为80℃，压力为0.07MPa的条件下干燥200min；然后将干燥200min后的木材打磨后抛光。

[0058] 其中，酸溶液为草酸0.5斤，38％的浓盐酸0.6斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和20斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化镧＝20：30:15:40:10:10。

[0059] 实施例十

[0060] 将紫木树浸泡于酸溶液中，并于120℃下加热10h；将加热10h后的木材于150℃下干燥3h；将干燥3h后的木材浸泡于第一混合物中，并于75℃下加热3h，然后于温度为70℃，压力为0.08MPa的条件下干燥100min；然后将干燥100min后的木材打磨后抛光。

[0061] 其中，酸溶液为草酸1斤，98％的浓硫酸0.5斤、98％的浓硝酸0.5斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和10斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化铈＝35：15:20:25:15:5。

[0062] 实施例十一

[0063] 将紫木树浸泡于酸溶液中，并于120℃下加热10h；将加热10h后的木材于150℃下干燥3h；将干燥3h后的木材浸泡于第一混合物中，并于75℃下加热3h，然后于温度为70℃，压力为0.08MPa的条件下干燥100min；然后将干燥100min后的木材打磨后抛光。

[0064] 其中，酸溶液为草酸1斤，98％的浓硫酸2斤、98％的浓硝酸0.3斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和10斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化铈＝35：15:20:25:15:5。

[0065] 实施例十二

[0066] 将紫木树浸泡于酸溶液中，并于120℃下加热10h；将加热10h后的木材于150℃下干燥3h；将干燥3h后的木材浸泡于第一混合物中，并于75℃下加热3h，然后于温度为70℃，压力为0.08MPa的条件下干燥100min；然后将干燥100min后的木材打磨后抛光。

[0067] 其中，酸溶液为草酸1斤，98％的浓硫酸1斤、98％的浓硝酸1斤以及水100斤；第一混合物由100斤水和10斤溶质组成，溶质中的各组分按下列重量比混合：二氧化硅：二氧化钛：碳酸钙：碳酸铵：电气石粉：氧化铈＝35：15:20:25:15:5。

[0068] 另外，为了进一步验证本发明实施例得到的保温且净化空气的木材的性质，对其进行以下测试：

[0069] 一、保温性能测试

[0070] 按照GB 10294-88《绝热材料稳态热阻及有关特性的测试防护热板法》中的规定测试各实施例得到的木材的保温性能；各实施例木材的导热系数如表1所示。

[0071]  导热系数(W/m·K) 甲醛含量(mg/100g)
实施例一 0.08 0.10
实施例二 0.09 0.09
实施例三 0.07 0.10
实施例四 0.04 0.05
实施例五 0.03 0.07
实施例六 0.03 0.04
实施例七 0.03 0.05
实施例八 0.05 0.06
实施例九 0.04 0.05
实施例十 0.04 0.04
实施例十一 0.03 0.06
实施例十二 0.05 0.05

[0072] 由此可见，本发明提供的方法制备得到的木材，其导热系数小于0.10W/m·K，低于常规木材的导热系数；因此，本发明的木材具有优异的保温性能。

[0073] 二、甲醛含量测试

[0074] (一)各实施例木材自身甲醛含量测试

[0075] 采用穿孔萃取法测定中各实施例木材中的甲醛含量，具体实验方法参照文献：王滨生，艾宇萍，武彤等.穿孔萃取法测定人造板中甲醛释放量[J].化学工程师.2008(4):27-29)的方法进行；各实施例木材自身甲醛含量具体如表1所示。

[0076] 从表1数据可以看出：采用本发明提供的方法制备得到的木材，其甲醛含量仅为0.04mg/100g-0.10mg/100g，远远低于GB18580-2001中规定的甲醛释放量标准。因此，由本发明提供的方法制备得到的木材，可直接应用于室内。

[0077] (二)各实施例木材清除甲醛能力测试

[0078] 将各实施例得到的木材分别置于甲醛含量为10mg/100g的密闭空间内；其中，木材的体积为100cm×100cm×5cm。放置15天后，采用市售的绿之源牌的空气甲醛自测盒检测各密闭空间内的甲醛含量；同时，将实验结束后的各木材采用穿孔萃取法测定其中的甲醛含量。具体数值如表2所示。

[0079] 表2各实施例木材清除甲醛能力测试

[0080]

[0081] 由此可见，本发明各实施例中的木材具有良好的清除甲醛能力，且其清除甲醛后，木材自身的甲醛含量并无明显增加。

[0082] (三)力学性能测试

[0083] 按照GB1927-1943-91《木材物理力学试验方法》中的规定测试各实施例得到的木材的力学性能；其中，各实施例木材的尺寸均选用20mm×20mm×30mm，长度平行于木材文理；具体地，各实施例木材的顺纹抗压强度的测试结果如表3所示。

[0084] 表3各实施例木材的力学性能测试

[0085]  破坏载荷/N 抗压强度/MPa
实施例一 11637 25
实施例二 11670 28
实施例三 11645 26
实施例四 11685 30
实施例五 11687 32
实施例六 11683 30
实施例七 11690 35
实施例八 11697 33
实施例九 11696 32
实施例十 11681 34
实施例十一 11687 31
实施例十二 11685 33

[0086] 由此可见，本发明各实施例得到的木材均具有比较好的力学性能。

[0087] 当然，除了实施例一至实施例十二中列举的情况，采用其他加热温度和时间、原料组分等实验参数制备得到的木材也是可以的。

[0088] 另外，为了更好的发挥本发明制备得到的木材的各方面性能，申请人经过大量实验发现，将本发明提供的木材采用如下方法安装，可以达到效果的最大化：

[0089] 将毛坯房水泥墙面平整处理到95％以上，干燥度标准为100％。将水泥墙面用木条定框；水泥墙面的四角设置有释放孔，从而保证室内空气与室外空气的循环，如图2所示。将采用本发明提供的方法制备得到的木材覆盖于定框木框上，形成木材墙；即本发明的木材墙与水泥墙面平行，且木材墙与水泥墙之间形成中空。从而实现本发明的目的：将本发明得到的木材应用于室内，起到冬暖夏凉的作用；同时，显著降低因室内装修过程中产生的甲醛等有害物质的含量。

[0090] 本发明提供的兼具保温和净化空气作用的木材及其制备方法与应用，具有优良的保温性能，且能够有效降低空气中的甲醛含量，进而改善空气质量的木材；从而满足近年来蓬勃发展的建筑业的需求。

[0091] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0092] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。