本發(fā)明涉及一種材料的制備方法，尤其涉及樂器指板木質(zhì)材料及其制備方法及其聲學(xué)功能體浸漬液。
背景技術(shù)：
目前，樂器指板多采用密度高、質(zhì)量好的非洲烏木、玫瑰木等天然珍貴木材，這類木材已經(jīng)列入“瀕危物種國際貿(mào)易公約組織”(conventiononinternationaltradeinendangeredspieces)之中，大多數(shù)國家已經(jīng)開始禁伐禁運(yùn)。而且，天然木材其生長周期長，隨著這類木材資源的逐年減少，樂器指板的成本逐漸升高。
此外，由于天然木材的性質(zhì)，其干燥周期較長；樂器指板出于木材紋理的特定選材，導(dǎo)致其木材的整體利用率很低；天然木材不同位置的色差變化大，對樂器整體的顏色匹配要求較高。
已有公開號cn102314859a用abs塑料制作吉他指板基材和cn1486825a用樹脂和多個(gè)木制板層壓得到的層疊木用于樂器木質(zhì)件。前者abs塑料指板無論從外觀、手感和音質(zhì)，都無法和天然木材相媲美。后者層疊木盡管外觀、手感和音質(zhì)均接近天然木材，但其類似膠合板制備方式得到層疊木，每層之間均有一定厚度的樹脂層填充其間，對其音質(zhì)會有較大影響。而且，由于其終歸不是實(shí)木，沒有實(shí)木的質(zhì)感。因此，本領(lǐng)域亟需一種更好的樂器指板木質(zhì)材料的制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明以軟質(zhì)木材為基材，采用化學(xué)修飾的方式，從分子層級將聲學(xué)功能體以化學(xué)鍵的形式接枝到木材的細(xì)胞腔的化學(xué)結(jié)構(gòu)上，聲學(xué)功能體在1,2,3,4-丁烷四羧酸的催化作用下，不但自身可以發(fā)生聚合反應(yīng)，更可以木材中的纖維素、木質(zhì)素及半纖維素的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。更為重要的是，為了提高木材的聲學(xué)性能和力學(xué)強(qiáng)度，將納米碳材料也與化學(xué)鍵的形式接枝到木材的細(xì)胞腔的化學(xué)結(jié)構(gòu)上，所選用的納米碳材料帶有一定的羧基基團(tuán)，在1,2,3,4-丁烷四羧酸交聯(lián)作用下，將納米碳材料通過1,2,3,4-丁烷四羧酸的“橋梁”方式接枝到木材細(xì)胞壁的羥基上。所制備的樂器指板木質(zhì)材料，其含水率和密度可控，外觀色差均勻，具有優(yōu)良的實(shí)木質(zhì)感，更重要的是，其聲學(xué)振動性能堪比天然木材，音質(zhì)良好，可代替瀕危珍貴的天然木材。由此，本發(fā)明提供了一種含水率和密度可控、外觀色差均勻、良好聲學(xué)振動性能和實(shí)木質(zhì)感的樂器指板木質(zhì)材料的制備方法。
本發(fā)明的方案是：
一種樂器指板木質(zhì)材料的制備方法，包括以下列步驟：
1)將帶有醇羥基的呋喃類化合物、硼酸、磷酸和四氯化碳按照一定比例進(jìn)行混合，之后逐滴加入一定量的三乙胺，于20-80℃下反應(yīng)1-12小時(shí)，經(jīng)過濾之后，所得溶液a待用；然后將一定量1,2,3,4-丁烷四羧酸和納米碳材料用乙醇溶解分散后，按一定比例加入到溶液a中充分混合5-60分鐘，即得到所需的聲學(xué)功能體浸漬液；
2)將含水率在1-10％的木材于沿弦切面方向鋸材成一定尺寸的長方體形狀，于10-30℃下浸漬在步驟1)得到的聲學(xué)功能體浸漬液中保持1-12小時(shí)；
3)取出步驟2)浸漬后的木材瀝干，用功率為50-500瓦的微波預(yù)處理1-15分鐘或在50-100℃加熱預(yù)處理1-5小時(shí)，使聲學(xué)功能體中的單體分子形成分子量為500-5000的低聚體，然后在壓力0.5-4.9mpa下，溫度為100-160℃進(jìn)行熱壓處理20-60分鐘；
4)將步驟3)熱壓后得到的木材，于-0.1mpa真空環(huán)境下，溫度為60-120℃加熱1-12小時(shí)，完畢后取出冷卻至室溫，然后經(jīng)過刨切、打磨之后，即得到樂器指板木質(zhì)材料。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟1)中所述的帶醇羥基的呋喃類化合物為2-呋喃甲醇、3-呋喃甲醇、2-呋喃乙醇、2-呋喃甲醛縮二乙醇中的一種或多種的混合物。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟1)中所述的帶醇羥基的呋喃類化合物、硼酸、磷酸的摩爾比為150:10:1-70:1:10，四氯化碳、三乙胺與磷酸的摩爾比相同。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟1)中所述的1,2,3,4-丁烷四羧酸添加量為所述溶液a質(zhì)量的0.1-2wt％，所述納米碳材料添加量為所述溶液a質(zhì)量的1-20wt％。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟1)中所述納米碳材料為羧基化單壁碳納米管、羧基化多壁碳納米管、羥基化單壁碳納米管、羥基化多壁碳納米管、氧化石墨烯其中的一種或多種的混合物。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟2)中所述木材為輻射松、杉木、柳杉、云杉與樟子松其中的一種。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟2)中所述木材為輻射松。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟2)中所述木材長方體的長寬厚尺度為40-1000mm*20-300mm*3-100mm，厚度方向?yàn)橄仪忻妗?/p>
本發(fā)明還提供一種樂器指板木質(zhì)材料的制備方法所用聲學(xué)功能體浸漬液，包括：
一主要材料，包括帶有醇羥基的呋喃類化合物、硼酸、磷酸、四氯化碳與三乙胺，其中，所述的帶醇羥基的呋喃類化合物、硼酸、磷酸的摩爾比為150:10:1-70:1:10，四氯化碳、三乙胺與磷酸的摩爾比相同；
一輔助材料，包括1,2,3,4-丁烷四羧酸、納米碳材料與乙醇，其中，所述的1,2,3,4-丁烷四羧酸添加量為所述主要材料質(zhì)量的0.1-2wt％，所述納米碳材料添加量為所述主要材料質(zhì)量的1-20wt％。
本發(fā)明還提供一種樂器指板木質(zhì)材料，根據(jù)上述所述的樂器指板木質(zhì)材料的制備方法制備，所述樂器指板木質(zhì)材料的密度為0.7至1.3g/cm3，含水率為0至5.0％，聲輻射阻尼系數(shù)為3.0至6.0，比動態(tài)彈性模量為15.0至25.0gpa·cm3/g，聲阻抗為3.0至5.0mpa·s/m，對數(shù)衰減率為0.04至0.06。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明以軟質(zhì)木材為基材，采用化學(xué)修飾的方式，從分子層級將聲學(xué)功能體和納米碳材料通過1,2,3,4-丁烷四羧酸的催化和交聯(lián)作用，以化學(xué)鍵的形式接枝到木材的細(xì)胞腔的化學(xué)結(jié)構(gòu)上；所制備的樂器指板木質(zhì)材料，其含水率和密度可控，外觀色差均勻，具有優(yōu)良的實(shí)木質(zhì)感，更重要的是，其聲學(xué)振動性能堪比天然木材，音質(zhì)良好，可代替瀕危珍貴的天然木材。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例一：
1)將帶686.7g2-呋喃甲醇、61.8g硼酸、9.8g磷酸和15.4g四氯化碳進(jìn)行混合，之后逐滴加入10.1g三乙胺，于40℃下反應(yīng)6小時(shí)，經(jīng)過濾之后，所得溶液a待用；然后將3.8g1,2,3,4-丁烷四羧酸和37.9g羧基化單壁碳納米管用100mol乙醇溶解分散后，加入到溶液a中充分混合30分鐘，即得到所需的聲學(xué)功能體浸漬液；
2)將含水率在5％的輻射松木材于沿弦切面方向鋸材成長寬厚為400mm*30mm*10mm的長方體形狀，于20℃下浸漬在步驟1)得到的聲學(xué)功能體浸漬液中6小時(shí)；
3)取出步驟2)浸漬后的木材瀝干，用功率為400瓦的微波預(yù)處理3分鐘，使聲學(xué)功能體中的單體分子形成分子量為800-2000的低聚體，然后在壓力1.0mpa下，溫度為150℃進(jìn)行熱壓處理20分鐘；
4)將步驟3)得到熱壓后得到的木材，于-0.1mpa真空環(huán)境下，溫度為70℃處理后10小時(shí)，完畢后取出冷卻至室溫，然后經(jīng)過刨切、打磨之后，即得到樂器指板木質(zhì)材料。
制備得到樂器指板木質(zhì)材料，經(jīng)過測試得到其密度為0.84g/cm3，含水率為3.1％，聲輻射阻尼系數(shù)為4.8，比動態(tài)彈性模量為16.5gpa·cm3/g，聲阻抗為3.4mpa·s/m，對數(shù)衰減率為0.05。
實(shí)施例二：
1)將帶833.8g3-呋喃二甲醇、6.2g硼酸、97.9g磷酸和153.8g四氯化碳進(jìn)行混合，之后逐滴加入101.1g三乙胺，于50℃下反應(yīng)5小時(shí)，經(jīng)過濾之后，所得溶液a待用；然后將7.5g1,2,3,4-丁烷四羧酸和93.7g羧基化多壁碳納米管用120mol乙醇溶解分散后，加入到溶液a中充分混合35分鐘，即得到所需的聲學(xué)功能體浸漬液；
2)將含水率在6％的杉木木材于沿弦切面方向鋸材成長寬厚為450mm*35mm*12mm的長方體形狀，于25℃下浸漬在步驟1)得到的聲學(xué)功能體浸漬液中8小時(shí)；
3)取出步驟2)浸漬后的木材瀝干，用功率為450瓦的微波預(yù)處理4分鐘，使聲學(xué)功能體中的單體分子形成分子量為1000-3000的低聚體，然后在壓力2.0mpa下，溫度為140℃進(jìn)行熱壓處理30分鐘；
4)將步驟3)得到熱壓后得到的木材，于-0.1mpa真空環(huán)境下，溫度為80℃處理后8小時(shí)，完畢后取出冷卻至室溫，然后經(jīng)過刨切、打磨之后，即得到樂器指板木質(zhì)材料。
制備得到樂器指板木質(zhì)材料，經(jīng)過測試得到其密度為0.91g/cm3，含水率為3.3％，聲輻射阻尼系數(shù)為4.9，比動態(tài)彈性模量為20.4gpa·cm3/g，聲阻抗為4.1mpa·s/m，對數(shù)衰減率為0.04。
實(shí)施例三：
1)將帶1065.1g2-呋喃乙醇、30.9g硼酸、48.9g磷酸和76.9g四氯化碳進(jìn)行混合，之后逐滴加入50.6g三乙胺，于60℃下反應(yīng)4小時(shí)，經(jīng)過濾之后，所得溶液a待用；然后將11.4g1,2,3,4-丁烷四羧酸和137.4g氧化石墨烯用150mol乙醇溶解分散后，加入到溶液a中充分混合30分鐘，即得到所需的聲學(xué)功能體浸漬液；
2)將含水率在6％的柳杉木材于沿弦切面方向鋸材成長寬厚為400mm*30mm*10mm的長方體形狀，于25℃下浸漬在步驟1)得到的聲學(xué)功能體浸漬液中10小時(shí)；
3)取出步驟2)浸漬后的木材瀝干，在60℃下加熱4小時(shí)，使聲學(xué)功能體中的單體分子形成分子量為1500-3500的低聚體，然后在壓力3.0mpa下，溫度為130℃進(jìn)行熱壓處理40分鐘；
4)將步驟3)得到熱壓后得到的木材，于-0.1mpa真空環(huán)境下，溫度為90℃處理后6小時(shí)，完畢后取出冷卻至室溫，然后經(jīng)過刨切、打磨之后，即得到樂器指板木質(zhì)材料。
制備得到樂器指板木質(zhì)材料，經(jīng)過測試得到其密度為0.94g/cm3，含水率為3.2％，聲輻射阻尼系數(shù)為4.8，比動態(tài)彈性模量為20.8gpa·cm3/g，聲阻抗為4.3mpa·s/m，對數(shù)衰減率為0.05。
實(shí)施例四：
1)將帶490.5g2-呋喃醇和490.5g3-呋喃甲醇、43.3g硼酸、29.4g磷酸和107.6g四氯化碳進(jìn)行混合，之后逐滴加入70.8g三乙胺，于70℃下反應(yīng)4小時(shí)，經(jīng)過濾之后，所得溶液a待用；然后將16.8g1,2,3,4-丁烷四羧酸和79.1g羧基化多壁碳納米管和79.1g氧化石墨烯和用200mol乙醇溶解分散后，加入到溶液a中充分混合30分鐘，即得到所需的聲學(xué)功能體浸漬液；
2)將含水率在6％的輻射松木材于沿弦切面方向鋸材成長寬厚為400mm*30mm*10mm的長方體形狀，于25℃下浸漬在步驟1)得到的聲學(xué)功能體浸漬液中10小時(shí)；
3)取出步驟2)浸漬后的木材瀝干，用功率為500瓦的微波預(yù)處理5分鐘，使聲學(xué)功能體中的單體分子形成分子量為2000-4000的低聚體，然后在壓力4.0mpa下，溫度為120℃進(jìn)行熱壓處理50分鐘；
4)將步驟3)得到熱壓后得到的木材，于-0.1mpa真空環(huán)境下，溫度為100℃處理后5小時(shí)，完畢后取出冷卻至室溫，然后經(jīng)過刨切、打磨之后，即得到樂器指板木質(zhì)材料。
制備得到樂器指板木質(zhì)材料，經(jīng)過測試得到其密度為1.01g/cm3，含水率為3.4％，聲輻射阻尼系數(shù)為3.8，比動態(tài)彈性模量為14.6gpa·cm3/g，聲阻抗為3.8mpa·s/m，對數(shù)衰減率為0.06。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界。