远红外型木质功能材料及其性能测试

现有的远红外线技术主要是采用合成的远红外物质来产生远红外线。工业上使用的远红外物质主要由金属氧化物及非金属氧化物经研磨后，在高温下烧结而成，原料的主要成分为 SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO 及 TiO2等，或掺杂少量稀土氧化物以改进它们的性能［1－2］。近10 a来，远红外线辐射技术的研究成果，主要集中在以红外陶瓷粉作为保温材料应用在纺织面料织物［3－5］、皮革［6－7］中，使产品具有良好的保暖、保健、抑菌作用。在现有的远红外功能产品中，低温比辐射率高达80%以上，功能性较强。而且化学性能稳定且无毒，在加工和使用过程中不伤害人体，不污染环境。

木质材料是人们生活中必不可少且与人体紧密接触的工程材料。将远红外辐射功能赋予木质材料，改善木质材料功能，得到了木材科学研究者的关注。目前，木材科学工作者也研究开发出了一些具有某些特殊功能的木质复合材料，如阻燃、防腐、抗静电、电磁屏蔽等［8－9］。为适应人们健康与环保观念的需求，保健家具将成为今后家具市场的主导产品［10］。本文采用浸渍工艺，将远红外物质与速生杨木材进行复合制备远红外木质功能材料，探讨了远红外辐射性能测试方法，分析了所制备的远红外木质功能材料经不同质量浓度处理液处理后的远红外辐射效果，旨在为工业化生产提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 原材料制备

基材:速生杨木段，购自江苏宿迁，12年生。根据处理工艺需要，沿原木段长度方向在没有节疤和可见缺陷处锯切尺寸(长×宽×厚)为500 mm×50 mm×25 mm的木板15块，分5组，每组3块，四面刨光待用。

远红外物质:市购 Al2O3、MgO、TiO2、ZrO2 等原料，并按一定的配方称好原料，放入到碾钵中磨细，过400目筛制得远红外粉。

远红外粉/MF处理液:为了能使远红外粉有效地作于木板，本文采用自制三聚氰胺树脂为溶剂，将不同质量分数的远红外粉分别与等量的三聚氰胺树脂混合，然后利用高压超声波处理30 min，再用搅拌器以1 500 r/min的转速搅拌30 min，使其不团聚，即制得远红外粉/MF 处理液(1#、2#、3#、4#、5#的处理液质量浓度分别为 0、2.5、5.0、7.5、10.0 g/L)。

远红外木质功能材料的制备:远红外木质功能材料的制备方法很多，本文采用浸渍方法。将杨木板分别浸没于含有不同质量浓度的远红外粉/MF混合液中，放入真空干燥箱中，在常温(20℃)、真空度为0.4 MPa的条件下进行抽真空浸注24 h，然后升温至120℃后干燥24 h，使三聚氰胺树脂完全固化。干燥后进行四表面砂光，锯截后进行性能测试。

1.2 浸渍效果的评价

采用质量增加率来定量评价不同质量浓度远红外粉/MF处理液的浸渍效果。质量增加率 Wm=((m2－m1)/m1)×100%。式中:m1为试件处理前的绝干质量;m2为试件处理后的绝干质量。

1.3 远红外辐射效果测试方法

远红外木质功能材料的主要性能指标可分为:基本指标和功能指标。基本指标是指作为普通人造板应测试的性能参数;功能指标是指远红外辐射效果，即热效应、透射率、反射率、吸收率。远红外辐射透射率的测试实验装置见图1［11］。红外光源选用功率为250 W的红外灯泡，其主波长在2.4 μm左右;试件表面的照射光强调节为650 W/m2，试件架测试窗开口面积为60 mm×60 mm。

图1 远红外透射率测试装置示意图1.红外辐射强度计;2.铝架;3.试件;4.测试窗口;5.红外辐射源。

远红外辐射透射率的测试原理与方法:红外光源垂直入射试件，试件粘在一块打孔的铝板孔洞上，铝板开口面积略大于接收器的测试头面积，使没有照在试件上的红外辐射被铝板隔断，避免照射到接收器上影响测试数据。测试时，调节试件架与红外辐射光源的距离，检查并校准试件前表面红外辐照强度(650 W/m2)、红外辐射强度计至试件架中心的距离及角度，然后测试各试件透射红外辐射强度(It)。重复测试5次，计算平均值。远红外辐射透射率计算方法［11］:αt=(It/I0)×100%。式中:It为红外透射强度(单位为W/m2);I0为红外辐射强度(W/m2)。

远红外辐射反射率测试实验采用的红外光源及红外辐射接收器与透射率测试方法相同，不同的是测试反射率的试件架是一直径为118 mm的相互嵌套的铁环，与试件圆心同球心的反射半球面的赤道半径距离为150 mm。为防止辐射源对接收器的影响，测试时两者间用抛光铝板隔开(见图2)。

图2 远红外反射率测试装置示意图1.试件架;2.试件;3.红外辐射强度计;4.红外辐射源;5.隔热板。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/qikandaodu/2021/0417/734.html