具体技术细节
[0003] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种木竹材改性剂、抗菌形状记忆木竹材及其制造和变形加工方法。此木竹材改性剂利用包含硬单体和软单体的前体溶液在木竹材的内部发生原位聚合，与木竹材共同形成固定相和可逆相，使得改性后得到的抗菌形状记忆木竹材表现出形状记忆特性，实现了抗菌形状记忆木竹材在干燥状态下响应温度变化进行的多次变形‑回复，进而实现了木竹构件的塑形和多次成型加工。
[0004] 本发明采用的技术方案是：
[0005] (一)一种木竹材改性剂
[0006] 所述改性剂包括如下质量份数的原料：20～50份组分A、10～40份组分B、0.2～2.0份引发剂、0.0～2.0份交联剂、0.0～5.0份抗菌剂和13.5～50.5份载体溶剂。
[0007] 其中，所述组分A为硬单体，用于形成固定相。所述组分B为软单体，用于形成可逆相。所述组分A和组分B在引发剂的作用下，在木竹材内部原位生成具有热致形状记忆特性的聚合物。
[0008] 具体地，所述组分A为甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯、马来酸酐、苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种；所述组分B为丙烯酸月桂酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、丁二烯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和N‑异丙基丙烯酰胺中的任意一种。
[0009] 具体地，所述载体溶剂为水、醇类、醚类和酯类化合物中的任意一种或多种的组合。
[0010] 具体地，所述引发剂为水溶性引发剂和油溶性引发剂中的一种或两种的组合。其中，所述水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的任意一种或多种的组合；所述油溶性引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和偶氮二异丁腈中的任意一种或多种的组合。需要注意的是，所述引发剂的选择取决于组分A和组分B的溶解性。若组分A和组分B均为油溶性单体，则所述引发剂为油溶性引发剂；若组分A和组分B均为水溶性单体，则所述引发剂为水溶性引发剂；若组分A和组分B分别为油溶性单体和水溶性单体，则所述引发剂为油溶性引发剂和水溶性引发剂的组合。
[0011] 具体地，所述交联剂为可选添加，添加量为0份或者0.1～2.0份，交联剂的作用为促使木材和竹材中的聚合物形成具有物理和化学交联的网络结构，提高所形成的聚合物的力学强度、抗流失性和热稳定性等。所述交联剂的质量份数为0.1～2.0份，所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、戊二醛和1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)中的任意一种或多种的组合。
[0012] 具体地，由于木竹材在使用过程中容易腐朽和霉变，在制备改性剂时，还可以添加抗菌剂，以达到防腐防霉效果，拓宽改性木竹材的应用领域。所述抗菌剂为可选添加，所述抗菌剂的添加量为0份或者0.5～5.0份。所述抗菌剂的质量份数为0.5～5.0份，所述抗菌剂为含硼防腐剂和纳米木材防腐剂中的一种或两种的组合。
[0013] 进一步地，所述含硼防腐剂为硼酸、硼砂或者八硼酸钠。
[0014] 进一步地，所述纳米木材防腐剂包括如下质量份数的组分：0.2～5.0份杀真菌剂和杀虫剂、0.4～6.0份水溶性高分子聚合物、0.1～6.0份表面活性剂、5.0～10.0份有机溶剂和65～95份水；所述杀真菌剂和杀虫剂的比例为6～10∶1，杀真菌剂由丙环唑、氨基甲酸正丁基碘代炔丙酯、戊唑醇、4，5‑二氯‑2‑正辛基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮中的任意两种按重量1∶1比例组成，杀虫剂为高效氯氰菊酯、吡虫啉和噻虫啉中的任意一种；所述的水溶性高分子聚合物为共聚维酮、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯‑丙烯酸酯类聚合物中的任意一种；所述有机溶剂为C3～C8脂肪醇中的至少一种。所述纳米防腐剂具有乳化分散难溶性单体的能力，便于制备水基制剂，免去有机溶剂带来的高成本、VOC及防火要求。
[0015] (二)一种木竹材改性剂的制备方法
[0016] 所述改性剂的制备方法具体为：将组分A、组分B溶于载体溶剂中，于常温下搅拌直至完全溶解，得到前体溶液；使用前，将引发剂加入到前体溶液中，于常温下搅拌直至引发剂完全溶解，得到所述改性剂。具体地，所述常温为25～30℃。
[0017] 进一步地，所述改性剂的制备方法具体为：将组分A、组分B以及抗菌剂和/或交联剂溶于载体溶剂中，于常温下搅拌直至完全溶解，得到前体溶液；使用前，将引发剂加入到前体溶液中，于常温下搅拌直至引发剂完全溶解，得到所述改性剂。具体地，所述常温为25～30℃。
[0018] (三)一种抗菌形状记忆木竹材
[0019] 所述抗菌形状记忆木竹材是利用上述改性剂对木竹材进行改性后制造得到的。
[0020] (四)一种抗菌形状记忆木竹材的制造方法
[0021] 所述制造方法具体为：将木竹材置于真空加压罐内，在真空状态下处理1小时，加入所述改性剂，然后进一步采用高压处理2～3小时，取出，得到浸渍木竹材，将浸渍木竹材在80～100℃的环境温度下交联固化0.5～2小时，干燥后得到抗菌形状记忆木竹材。
[0022] 其中，所述高压是指真空加压罐内的压力为3～25MPa，具体视材种和尺寸而定，以药剂完全渗透木材或竹材为标准。
[0023] (五)一种抗菌形状记忆木竹材的变形加工方法
[0024] 所述变形加工方法包括以下步骤：
[0025] 步骤1)获取在常温下具有初始形状的所述抗菌形状记忆木竹材。
[0026] 步骤2)将抗菌形状记忆木竹材的温度升高至变形加工温度，所述变形加工温度大于抗菌形状记忆木竹材的热转变温度；在变形加工温度下，根据目标形状对抗菌形状记忆木竹材进行成型加工处理，得到具有目标形状的中间型木竹材。
[0027] 所述步骤2)中，热转变温度高于抗菌形状记忆木竹材的玻璃化转变温度Tg，且热转变温度与玻璃化转变温度Tg之间的温度差大于10℃。所述热转变温度为抗菌形状记忆木竹材的结构或形态转变的临界温度。所述热转变温度可根据差示扫描量热法(DSC，热流峰值)、动态力学分析法(DMA，损耗模量发生显著变化的温度)、热膨胀法(线膨胀系数或体积膨胀系数发生显著变化的温度)等方法进行确定。
[0028] 所述步骤2)中，采用加热后模压成型、弯曲成型、真空加压成型、缠绕成型、折弯成型中的一种或多种工艺的组合对抗菌形状记忆木竹材进行成型加工处理。
[0029] 步骤3)冷却中间型木竹材，直至中间型木竹材的温度低于热转变温度，得到在常温下具有固定目标形状的成型木竹材。
[0030] 所述变形加工方法还包括以下步骤：
[0031] 步骤4)当需要调整成型木竹材的形状时，将成型木竹材的温度升高至所述变形加工温度以上，成型木竹材恢复初始形状；如需进行再次成型，可在变形加工温度下，根据新目标形状对成型木竹材进行成型加工处理，得到在常温下具有调整后形状的二次成型木竹材。
[0032] 步骤5)当需要多次调整成型木竹材的形状时，重复步骤4)的过程，以对成型木竹材进行多次成型处理，直到不再需要调整成型木竹材的形状。
[0033] (六)一种抗菌形状记忆木竹材的应用
[0034] 所述抗菌形状记忆木竹材可用于木竹构件的塑形和多次成型加工。具体而言，所述抗菌形状记忆木竹材可直接使用、热压后使用或加热后塑形使用。如需改变形状，可将抗菌形状记忆木竹材再次加热到热转变温度以上，再进行塑形。因此，所述抗菌形状记忆木竹材能够在不同场景下变形使用。
[0035] 本发明的有益效果是：
[0036] 1、本发明提供的抗菌形状记忆木竹材改性剂为水基制剂，对环境污染少、无防火要求，便于操作，原材料成本低、生产工艺简单。
[0037] 2、本发明提供的抗菌形状记忆木竹材改性剂应用于木竹材的改性，能够赋予木竹材热致形状记忆特性，具有热致形状记忆特性的木竹材能够在温度刺激下实现多次变形‑回复，有效地提升了木竹材的可加工性，使木竹材异型加工和二次加工更易实现，有利于木材和竹材成型加工、废弃后的回收和再加工利用。
[0038] 3、利用本发明提供的抗菌形状记忆木竹材改性剂处理木材和竹材，可制得具有形状记忆功能的木材和竹材，改性后的木材和竹材在使用过程中不易开裂、霉变和腐朽，经久耐用，还可用于预制复杂形状的竹木构件、可拆卸构件、可变型构件和智能响应竹木构件等，应用领域多、前景广阔。
[0039] 4、本发明提供的抗菌形状记忆木竹材改性剂不仅本身具有防霉腐功能、尺寸稳定性和抗开裂性，还在木竹材中原位生成热致形状记忆聚合物，进一步增强了改性后得到的抗菌形状记忆木竹材的抗霉腐性能。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权5项，从权-5项
1.一种木竹材改性剂，其特征在于：所述改性剂包括如下质量份数的原料：20～50份组分A、10～40份组分B、0.2～2.0份引发剂、0.0～2.0份交联剂、0.0～5.0份抗菌剂和13.5～
50.5份载体溶剂；所述组分A为甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯、马来酸酐、苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种；所述组分B为丙烯酸月桂酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、丁二烯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和N‑异丙基丙烯酰胺中的一种。
2.根据权利要求1所述的木竹材改性剂，其特征在于：所述引发剂为水溶性引发剂和油溶性引发剂中的一种或两种的组合，所述载体溶剂为水、醇类、醚类和酯类化合物中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的木竹材改性剂，其特征在于：所述交联剂的质量份数为0.1～
2.0份，所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、戊二醛和1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐中的任意一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的木竹材改性剂，其特征在于：所述抗菌剂的质量份数为0.5～
5.0份，所述抗菌剂为含硼防腐剂和纳米木材防腐剂中的一种或两种的组合；所述含硼防腐剂为硼酸、硼砂或者八硼酸钠；所述纳米木材防腐剂包括如下质量份数的组分：0.2～5.0份杀真菌剂和杀虫剂、0.4～6.0份水溶性高分子聚合物、0.1～6.0份表面活性剂、5.0～10.0份有机溶剂和65～95份水；所述杀真菌剂和杀虫剂的比例为6～10∶1，杀真菌剂由丙环唑、氨基甲酸正丁基碘代炔丙酯、戊唑醇、4，5‑二氯‑2‑正辛基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮中的任意两种按重量1∶1比例组成，杀虫剂为高效氯氰菊酯、吡虫啉和噻虫啉中的一种；所述的水溶性高分子聚合物为共聚维酮、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯‑丙烯酸酯类聚合物中的一种；所述有机溶剂为C3～C8脂肪醇中的至少一种。
5.一种抗菌形状记忆木竹材，其特征在于：所述抗菌形状记忆木竹材是利用如权利要求1～4任一所述的木竹材改性剂对木竹材进行改性后制造得到的。
6.一种如权利要求5所述的抗菌形状记忆木竹材的制造方法，其特征在于：具体为：将木竹材置于真空加压罐内，在真空状态下处理1小时，加入如权利要求1～4任一所述的木竹材改性剂，然后采用高压处理2～3小时，取出后得到浸渍木竹材，将浸渍木竹材在80～100℃的温度下交联固化0.5～2小时，干燥后得到抗菌形状记忆木竹材。
7.一种用于如权利要求5所述的抗菌形状记忆木竹材或者采用如权利要求6所述制造方法制造的抗菌形状记忆木竹材的变形加工方法，其特征在于：所述变形加工方法包括以下步骤：
步骤1)获取在常温下具有初始形状的所述抗菌形状记忆木竹材；
步骤2)将所述抗菌形状记忆木竹材的温度升高至变形加工温度，所述变形加工温度大于抗菌形状记忆木竹材的热转变温度；在变形加工温度下，根据目标形状对抗菌形状记忆木竹材进行成型加工处理，得到具有目标形状的中间型木竹材；
步骤3)冷却中间型木竹材，直至中间型木竹材的温度低于热转变温度，得到在常温下具有固定目标形状的成型木竹材。
8.根据权利要求7所述的用于抗菌形状记忆木竹材的变形加工方法，其特征在于：还包括以下步骤：
步骤4)当需要调整成型木竹材的形状时，将成型木竹材的温度升高至所述变形加工温度以上，成型木竹材恢复初始形状；在变形加工温度下，根据新目标形状对成型木竹材进行成型加工处理，得到在常温下具有调整后形状的二次成型木竹材；
步骤5)当需要多次调整成型木竹材的形状时，重复步骤4)的过程，以对成型木竹材进行多次成型处理，直到不再需要调整成型木竹材的形状。
9.根据权利要求7所述的用于抗菌形状记忆木竹材的变形加工方法，其特征在于：所述步骤2)中，热转变温度高于抗菌形状记忆木竹材的玻璃化转变温度Tg，且热转变温度与玻璃化转变温度Tg之间的温度差大于10℃。
10.一种如权利要求1～4任一所述的改性剂、如权利要求5所述的抗菌形状记忆木竹材或者如权利要求6所述制造方法制造的抗菌形状记忆木竹材的应用，其特征在于：用于木竹构件的塑形和多次成型加工。
