【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及木材着色。更具体地，涉及一种基于金属-配体配位的木材着色剂及其应用。
技术介绍
1、多年来，木材因其可持续性、高机械强度和美学特性，广泛应用于建筑、家居用品及工具等多个领域。过去几十年，塑料和合金逐渐成为家具、门窗框架及家居工具的主要材料，但木制材料仍因其环保的原材料和可再生性而占据着重要位置，尤其是废弃木材颗粒压制而成的人造板。然而，各种木制板材的着色过程过度依赖油漆中的合成树脂胶粘剂，这些胶粘剂在紫外线照射下会释放大量的甲醛气体，带来环境污染与健康风险。近年来，研究人员致力于开发新型的木质材料着色方式，其中有机染料渗透法通过将木材浸渍在有机染料中实现着色，但受限于有机染料的易降解性，其色彩在长期的使用过程中会逐渐褪色。结构着色法通过在木材表面构筑金银涂层或光子晶体涂层来实现木材的着色，但由于可着色木材尺寸小以及涂层耐久性差，磨损后涂层被破坏暴露木材底色，存在一定局限性。
2、除了有机染料，无机颜料如朱砂、孔雀石和天青石等，凭借其丰富性和耐久性，常用来为日用品和艺术品着色，例如，曾被用于古代陶瓷釉料、传统壁画以及玻璃着色剂等领域。近年来，研究人员利用金属-配体配位作用构建了彩色可擦写纸，彩色水凝胶等，它们的颜色来源于其中金属离子和配体的电子跃迁。但是这些研究基本停留在将金属-配体配位作为墨水显色或使用单一的配位体系来进行单一材料领域的着色，还并未有无机颜料对木材的环保着色的相关研究被报道出来。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的第
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种利用如上所述的木材着色剂在制备彩色建筑材料中的应用。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种彩色无醛人造板的制备方法。该制备方法可以实现对人造板的通体着色，与传统的涂层或喷涂上色相比，无有害气体（例如甲醛）的释放，也不存在有机染料的褪色问题，通体着色有效的解决了结构色涂层等方法面临的磨损褪色问题。
4、本专利技术的第四个目的在于提供一种彩色无醛人造板。本专利技术制备的彩色无醛人造板可呈现多种可调的色彩，不存在有害气体释放以及磨损褪色的问题，同时得到的人造板也具有优异的机械强度。
5、为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
6、本专利技术提供一种基于金属-配体配位的木材着色剂，所述木材着色剂包括过渡金属盐和含有两个或两个以上羧基特征官能团的有机多元酸，其中，所述过渡金属盐和有机多元酸按照摩尔比为1:4-4:1配制，得到具有金属-配体配位的木材着色剂。作为示例，所述过渡金属盐和有机多元酸的摩尔比可以为1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1等。
7、进一步，所述过渡金属盐包括但不限于铁盐、铜盐、钴盐、镍盐、锌盐中的一种；作为示例，所述铁盐包括但不限于六水合氯化铁、九水合硝酸铁、九水合硫酸铁、醋酸铁等含有三价铁离子的离子盐，也可以为四水合氯化亚铁、六水合硝酸亚铁、七水合硫酸亚铁等含有二价铁离子的离子盐，所述铜盐包括但不限于五水合硫酸铜、二水合氯化铜、三水合硝酸铜等含有二价铜离子的离子盐，所述钴盐包括但不限于七水合硫酸钴、六水合氯化钴、六水合硝酸钴、四水合醋酸钴等含有二价钴离子的离子盐，所述镍盐包括但不限于六水合硫酸镍、六水合氯化镍、六水合硝酸镍、四水合醋酸镍等含有二价镍离子的离子盐，所述锌盐包括但不限于硫酸锌、一水合氯化锌、六水合硝酸锌、二水合醋酸锌等含有二价锌离子的离子盐；
8、所述有机多元酸一方面与过渡金属盐发生配位，发挥金属-配体配位作用，通过改变过渡金属盐和有机多元酸的种类和用量，调节配位环境，从而实现对颜色的调控，另一方面一定程度上起到类似于粘结剂的作用，将木材颗粒粘结在一起，这样就无需添加其他粘结剂成分了，满足环保性要求。作为示例，在本专利技术的实施方式中所述有机多元酸包括但不限于苹果酸、丁二酸、丙二酸、草酸、柠檬酸、酒石酸等含有两个或两个以上羧基特征官能团的有机多元酸。
9、为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：
10、本专利技术提供一种利用如上所述的木材着色剂在制备彩色建筑材料中的应用。
11、为达到上述第三个目的，本专利技术采用下述技术方案：
12、本专利技术提供一种彩色无醛人造板的制备方法，包括如下步骤：
13、用水将如上所述的木材着色剂溶解，得到着色溶液；
14、将预处理后的木质颗粒与着色溶液按比例混合，在搅拌或不搅拌状态下加热烘干以完成着色；
15、将着色后的木质颗粒填充在模具中，热压，脱模，得到所述彩色无醛人造板。
16、在上述制备方法中，技术人员可以根据应用需要加入一些功能性成分（不包含起粘结功能的粘结剂）以增强人造板的性能，但并不会影响木材着色剂的着色性能。
17、进一步，所述着色溶液的ph值一般影响的材料力学性能，研究发现宜将ph值控制在0-3（且不包括0）或11-13范围内，一般情况下制备的着色溶液ph值是介于0.5-3之间，此时无需进行ph调节，即在将过渡金属盐、有机多元酸和水混合后体系的ph值已在上述限定范围之内。如果所需着色溶液不是偏强酸性，即ph值在3-11（且不包括端值）之间，可额外补充酸液或碱液进行调节，例如盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液等。
18、进一步，加热温度为40-85 ℃，加热时间为24-48 h。
19、进一步，所述着色溶液中，过渡金属盐的浓度为0.13-3.84 mol·l-1；示例性地，所述过渡金属盐的浓度可以为0.13mol·l-1、0.2mol·l-1、0.4mol·l-1、0.6mol·l-1、0.8mol·l-1、1mol·l-1、1.2mol·l-1、1.4mol·l-1、1.6mol·l-1、1.8mol·l-1、2mol·l-1、2.2mol·l-1、2.4mol·l-1、2.6mol·l-1、2.8mol·l-1、3mol·l-1、3.2mol·l-1、3.4mol·l-1、3.6mol·l-1、3.8mol·l-1等；
20、所述木质颗粒与着色溶液的质量比为1:1-1:5；示例性地，所述木质颗粒与着色溶液的质量比可以为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5等。
21、进一步，所述木质颗粒一般选自尺寸为3-30mm的木屑、锯末、刨花或是各种木质纤维如甘蔗渣等颗粒。
22、需要说明的是，在木质颗粒进行着色的过程中（即加热烘干过程），需要引入搅拌，一般情况下，由于加热烘干过程中水分的蒸发，会使着色区域出现深浅不一的现象，如果引入搅拌通常会使加热烘干的物料分散的更加均匀，着色也更加均匀，从而使最终得到的人造板所呈现的色彩更加均匀，相反地，如果不引入搅拌或搅拌次数过少，可能会使人造板的颗粒感更强，不同区域反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种木材着色剂，其特征在于，所述木材着色剂包括过渡金属盐和含有两个或两个以上羧基特征官能团的有机多元酸，其中，所述过渡金属盐和有机多元酸按照摩尔比为1:4-4:1配制，得到具有金属-配体配位的木材着色剂。
2.根据权利要求1所述的木材着色剂，其特征在于，所述过渡金属盐选自六水合氯化铁、九水合硝酸铁、九水合硫酸铁、醋酸铁、四水合氯化亚铁、六水合硝酸亚铁、七水合硫酸亚铁、五水合硫酸铜、二水合氯化铜、三水合硝酸铜、七水合硫酸钴、六水合氯化钴、六水合硝酸钴、四水合醋酸钴、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、六水合硝酸镍、四水合醋酸镍、硫酸锌、一水合氯化锌、六水合硝酸锌、二水合醋酸锌中的一种；
3.如权利要求1或2所述的木材着色剂在制备彩色建筑材料中的应用。
4.一种彩色无醛人造板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述着色溶液的pH值为1-3或11-13。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加热温度为40-85 ℃，加热时间为24-48 h。
7.根据权利要求
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，热压温度为60-210 ℃，热压时间为1-120 min，压力为3-100 MPa。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，木质颗粒按照如下步骤进行预处理：
10.彩色无醛人造板，其特征在于，采用如权利要求4-9任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种木材着色剂，其特征在于，所述木材着色剂包括过渡金属盐和含有两个或两个以上羧基特征官能团的有机多元酸，其中，所述过渡金属盐和有机多元酸按照摩尔比为1:4-4:1配制，得到具有金属-配体配位的木材着色剂。
2.根据权利要求1所述的木材着色剂，其特征在于，所述过渡金属盐选自六水合氯化铁、九水合硝酸铁、九水合硫酸铁、醋酸铁、四水合氯化亚铁、六水合硝酸亚铁、七水合硫酸亚铁、五水合硫酸铜、二水合氯化铜、三水合硝酸铜、七水合硫酸钴、六水合氯化钴、六水合硝酸钴、四水合醋酸钴、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、六水合硝酸镍、四水合醋酸镍、硫酸锌、一水合氯化锌、六水合硝酸锌、二水合醋酸锌中的一种；
3.如权利要求1或2所述的木材着色剂在制备彩色建筑材料中的应用。
4.一种彩色无醛人造板的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树涛，康煜，徐雪涛，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。