可逆温致变色功能薄木的制备与性能研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 温致变色材料
• 1.2 可逆温致变色材料的变色机理
• 1.2.1 无机温致变色材料
• 1.2.2 液晶温致变色材料
• 1.2.3 有机温致变色材料
• 1.3 可逆温致变色材料的研究现状
• 1.3.1 无机可逆温致变色材料研究现状
• 1.3.2 液晶可逆温致变色材料
• 1.3.3 有机可逆温致变色材料
• 1.3.4 微胶囊化技术
• 1.4 可逆温致变色材料的应用及其在木质材料领域的发展
• 1.4.1 可逆温致变色材料的应用
• 1.4.2 可逆温致变色材料在木质材料领域的发展
• 1.5 研究目的、意义和研究内容
• 1.5.1 研究目的与意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.6 技术路线
• 第二章 可逆温致变色复配物的制备
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器与设备
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 性能评价方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 不同溶剂对可逆温致复配物变色性能的影响
• 2.3.2 不同显色剂对可逆温致复配物性能的影响
• 2.3.3 不同配比对可逆温致复配物性能的影响
• 2.3.4 可逆温致变色复配物的变色机理
• 2.4 小结
• 第三章 可逆温致变色薄木的性能及其测试方法
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器与设备
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 可逆温致变色薄木试件的变色温度和变色温度区间
• 3.3.2 可逆温致变色薄木的热稳定性测试
• 3.3.3 可逆温致变色薄木的光稳定性测试
• 3.4 小结
• 3.4.1 可逆温致变色复配物的变色性能
• 3.4.2 可逆温致变色复配物的热稳定性
• 3.4.3 可逆温致变色复配物的光稳定性
• 第四章 可逆温致变色微胶囊的制备
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器与设备
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.4 性能评价方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 乳化剂种类及用量对变色微胶囊性能的影响
• 4.3.2 乳化转速对变色微胶囊性能的影响
• 4.3.3 乳化时间对变色微胶囊性能的影响
• 4.3.4 壳芯比对变色微胶囊性能的影响
• 4.3.5 缩聚反应 pH 值对变色微胶囊性能的影响
• 4.3.6 温致变色复配物的微胶囊化机理
• 4.4 小结
• 4.4.1 乳化剂用量对温致变色微胶囊性能的影响
• 4.4.2 乳化转速对温致变色微胶囊性能的影响
• 4.4.3 乳化时间对温致变色微胶囊性能的影响
• 4.4.4 壳芯比对温致变色微胶囊性能的影响
• 4.4.5 缩聚反应 pH 值对温致变色微胶囊性能的影响
• 第五章 可逆温致变色微胶囊在薄木中应用
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器与设备
• 5.2.3 可逆温致变色微胶囊的制备
• 5.2.4 浸渍用三聚氰胺树脂的制备
• 5.2.5 可逆温致变色薄木的制备
• 5.2.6 可逆温致变色薄木的性能评价方法
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 可逆温致变色薄木的色度学参数
• 5.3.2 可逆温致变色薄木的耐疲劳性能
• 5.4 小结
• 5.4.1 可逆温致变色薄木的变色温度及其变色温度区间
• 5.4.2 可逆温致变色薄木的耐疲劳性能
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.1.1 可逆温致变色复配物的制备
• 6.1.2 可逆温致变色薄木的性能及其测试方法
• 6.1.3 可逆温致变色微胶囊的制备工艺
• 6.1.4 可逆温致变色微胶囊在薄木上的应用
• 6.2 存在的问题与建议
• 6.3 创新点
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 致谢