一種高滲透性樹(shù)脂型木材增強(qiáng)改性劑及高效浸漬處理控制方法

1、精選文檔一種高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑及高效浸漬處理把握方法技術(shù)領(lǐng)域本創(chuàng)造屬于一種可對(duì)難浸注木材進(jìn)行有效滲透的高活性高滲透樹(shù)脂型木材增加改性劑及高效浸漬處理把握方法。背景技術(shù)我國(guó)人工林面積居世界第一，由于人工林木材存在密度小、材質(zhì)軟、強(qiáng)度低等缺陷，需要進(jìn)行增加改性處理，才能實(shí)現(xiàn)其高附加值利用，從而促進(jìn)我國(guó)人工林資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化。但有些木材（如杉木）浸注難始終以來(lái)是木材改性專家力圖攻克的難題。由于杉木木材紋孔通常被無(wú)定形物質(zhì)沉積和形成完全結(jié)殼的紋孔膜等緣由，滲透性差，國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)辯人員曾分別提出機(jī)械處理、溶劑置換處理、蒸汽爆破、水熱處理、微生物處理和冷凍干燥等多種改善木材滲透性的方法，但從沒(méi)

2、有用于杉木的成功報(bào)道。所以，提高改性藥液滲透性、改良浸漬處理工藝，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)難浸注木材的有效滲透是解決難浸注人工林木材改性的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)樹(shù)脂浸漬改性進(jìn)行了大量爭(zhēng)辯，多致力于提凹凸質(zhì)木材的密度、尺寸穩(wěn)定性及力學(xué)性能。樹(shù)脂浸漬改性存在的問(wèn)題：改性液分子量偏大、粘度較高，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)格板材的均勻、有效滲透；改性液的制備過(guò)程中，游離甲醛含量超標(biāo)，對(duì)人體和環(huán)境有害；藥劑儲(chǔ)存期較短，短期內(nèi)易渾濁，不能重復(fù)利用；改性木材表面吸潮，影響油漆和膠合性能；樹(shù)脂浸漬增加處理在提高木材強(qiáng)度的同時(shí)常會(huì)引起韌性降低；改性處理綜合成本較高。因此，低成本、低甲醛、保韌、增加、可重復(fù)利用、高滲透、低分子量有機(jī)樹(shù)脂的研制

3、是樹(shù)脂浸漬改性要解決的重要問(wèn)題。創(chuàng)造內(nèi)容本創(chuàng)造的目的是設(shè)計(jì)一種高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑及高效浸漬處理把握方法,可對(duì)難浸注的木材進(jìn)行充分滲透，顯著改善木材性能，經(jīng)該方法改性的人工林軟質(zhì)木材，具有密度大，強(qiáng)度高，韌性好，尺寸穩(wěn)定，阻燃，防霉防腐，加工性能好，生產(chǎn)環(huán)保，使用效果好,附加值高等優(yōu)點(diǎn)。為此,本創(chuàng)造的方法有如下步驟：(1)依據(jù)三聚氰胺、甲醛、甲醇、尿素摩爾比為1:22.5:0.51.0:0.21.0的配比備料，增韌劑加入量為三聚氰胺的10%30%；(2)將占三聚氰胺重量份30%35%的三聚氰胺和占三聚氰胺重量份10%30%的增韌劑加入反應(yīng)釜中，升溫?cái)嚢?，用乙酸調(diào)整溶液pH值為4.56.

4、0，升溫至8090，反應(yīng)6090分鐘，得到三聚氰胺和增韌劑混合液；(3）將反應(yīng)釜降低溫度至60，加入甲醛和剩余的三聚氰胺，用濃度20%氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液pH值為8.09.0，溫度把握在7080，反應(yīng)4060分鐘，得到醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂混合液；(4)在醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂混合液中加入占尿素重量份80%85%的尿素和全部甲醇，用濃度40%氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液pH值為11.512.5，升溫至6575，反應(yīng)60分鐘，降低溫度至6062，加入剩余尿素，用濃度10%鹽酸溶液調(diào)整溶液PH值為7.08.0，連續(xù)反應(yīng)，得到醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂以及脲醛樹(shù)脂的混合液。(5）當(dāng)反應(yīng)液與水的混合倍

5、數(shù)為1：510時(shí)，降溫至3060，加入占醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂以及脲醛樹(shù)脂的混合液體積5%7%的阻聚劑，降低溫度至40以下，得到增加保韌改性劑；(6）將增加保韌改性劑加水，調(diào)配成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%30%的水溶液，加入占水溶液體積1%10%的阻燃劑和占水溶液體積0.05%5%的防霉防腐劑，混合均勻，得到高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑；(7）將含水率為10%或以下的人工林木材置入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為-0.08-0.10MPa，保持3060分鐘；利用浸漬處理罐內(nèi)的負(fù)壓作用將高滲透高活性樹(shù)脂型木材增加保韌改性劑注入處理罐并充分沉沒(méi)木材，解除真空，向罐體內(nèi)施加0.41.2MPa的氣壓

6、，保持14小時(shí)；(8）解除浸漬處理罐壓力，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為-0.08-0.10MPa，保持3060分鐘；解除真空，向罐體內(nèi)施加0.41.2MPa的氣壓，保持14小時(shí)；以相同或在范圍內(nèi)不同的壓力和時(shí)間交替進(jìn)行抽真空、卸壓、加壓、保壓、卸壓過(guò)程，共計(jì)25次；(9）解除浸漬處理罐的壓力，將剩余的高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑排出、收集并重復(fù)使用，取出經(jīng)過(guò)浸漬處理的木材，碼垛，氣干至含水率50%以下，再進(jìn)行窯干，干燥溫度40160，干燥時(shí)間717天，最終得到含水率為8%12%的改性木材。所述的增韌劑為聚乙二醇、聚硅氧烷、聚乙烯醇、二甘醇、聚丙二醇縮水甘油醚中的一種,或多種的組合。所述的阻聚劑聚為乙二醇

7、、一縮二丙二醇、二甘醇、環(huán)氧丙烷丁基醚中的一種或多種的組合。所述的阻燃劑為硼酸、硼砂、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、低聚合度聚磷酸銨中的一種或多種的組合。所述的防霉防腐劑為硼酸、硼砂、季銨銅、戊唑醇、丙環(huán)唑、環(huán)丙唑醇、三溴化硼、二癸基二甲基氯化銨、三甲氧基硅基丙基-十八烷基二甲基氯化銨中的一種或多種的組合。所述的人工林木材為人工種植的楊木、杉木、松木、泡桐、橡膠木等速生木材。上述方法達(dá)到了本創(chuàng)造的目的。本創(chuàng)造可對(duì)難浸注的木材進(jìn)行充分滲透，顯著改善木材性能，經(jīng)該方法改性的人工林軟質(zhì)木材，具有密度大，強(qiáng)度高，韌性好，尺寸穩(wěn)定，阻燃，防霉防腐，加工性能好，生產(chǎn)環(huán)保，使用效果好,附加值高等優(yōu)點(diǎn)。利用本創(chuàng)造的

8、高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑及“呼吸式”浸漬和把握方法，可有效打通如杉木紋孔等滲透通道。經(jīng)本創(chuàng)造處理的杉木在SEM掃描電鏡下可見(jiàn)杉木具緣紋孔緣被破壞等狀況，在TEM透射電鏡下可見(jiàn)杉木閉塞紋孔復(fù)原等狀況。處理后木材增重率達(dá)32%。含水率8%。密度由處理前的0.352g/cm3增大到0.590g/cm3?？姑浡士商嵘?3%以上?？箯潖椥阅Ａ坑?.9Gpa增大到7.4Gpa?？箯潖?qiáng)度由47.7Mpa增大到79.3Mpa?？箟簭?qiáng)度由22.5Mpa增大到44.2Mpa。表面硬度由1042N增大到2354N。沖擊韌性由21.58KJ/m2增大到22.96KJ/m2。干燥器法甲醛釋放量0.4mg/L。氧指數(shù)

9、由23%提升到49%；防霉防腐性能良好。經(jīng)本創(chuàng)造改性處理后的人工林杉木、楊木等軟質(zhì)木材，最突出的優(yōu)點(diǎn)是密度大，強(qiáng)度高，韌性好，尺寸穩(wěn)定，阻燃，防霉防腐，加工性能好，環(huán)保，可直接用于實(shí)木地板、門(mén)窗、家具、裝飾墻板等高附加值產(chǎn)品加工，而且可依據(jù)需要加入水溶性染料賜予處理材染色等其它功能，完全適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)改性木材的多功能化需求。本創(chuàng)造可應(yīng)用到楊木、杉木、松木、泡桐、橡膠木等人工林速生木材，大大提升其利用價(jià)值和產(chǎn)品附加值。依據(jù)GB/T14074-2006木材膠黏劑及其樹(shù)脂檢驗(yàn)方法測(cè)試該高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑的各項(xiàng)性能指標(biāo)如下：外觀：無(wú)色透亮均質(zhì)液體；固體含量：5458%；pH值：7.08.0；

10、黏度（23）：47mPa.s；游離甲醛含量：0.15%；水混合倍數(shù)：510倍；儲(chǔ)存期：大于45天。本創(chuàng)造可應(yīng)用到楊木、杉木、松木、泡桐、橡膠木等人工林速生木材，大大提升其利用價(jià)值和產(chǎn)品附加值。具體實(shí)施方式一種高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑及高效浸漬處理把握方法，步驟如下：(1)依據(jù)三聚氰胺、甲醛、甲醇、尿素摩爾比為1:22.5:0.51.0:0.21.0的配比備料，增韌劑加入量為三聚氰胺的10%30%；(2)將占三聚氰胺重量份30%35%的三聚氰胺和占三聚氰胺重量份10%30%的增韌劑加入反應(yīng)釜中，升溫?cái)嚢?，用乙酸調(diào)整溶液pH值為4.56.0，升溫至8090，反應(yīng)6090分鐘，得到三聚氰胺和增韌

11、劑混合液；(3）將反應(yīng)釜降低溫度至60，加入甲醛和剩余的三聚氰胺，用濃度20%氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液pH值為8.09.0，溫度把握在7080，反應(yīng)4060分鐘，得到醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂混合液；(4)在醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂混合液中加入占尿素重量份80%85%的尿素和全部甲醇，用濃度40%氫氧化鈉溶液調(diào)整溶液pH值為11.512.5，升溫至6575，反應(yīng)60分鐘，降低溫度至6062，加入剩余尿素，用濃度10%鹽酸溶液調(diào)整溶液PH值為7.08.0，連續(xù)反應(yīng)，得到醚化增韌的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂以及脲醛樹(shù)脂的混合液。(5）當(dāng)反應(yīng)液與水的混合倍數(shù)為1：510時(shí)，降溫至3060，加入占醚化增韌的三聚氰

12、胺甲醛樹(shù)脂以及脲醛樹(shù)脂的混合液體積5%7%的阻聚劑，降低溫度至40以下，得到增加保韌改性劑；(6）將增加保韌改性劑加水，調(diào)配成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%30%的水溶液，加入占水溶液體積1%10%的阻燃劑和占水溶液體積0.05%5%的防霉防腐劑，混合均勻，得到高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑；(7）將含水率為10%或以下的人工林木材置入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內(nèi)負(fù)壓為-0.08-0.10MPa，保持3060分鐘；利用浸漬處理罐內(nèi)的負(fù)壓作用將高滲透高活性樹(shù)脂型木材增加保韌改性劑注入處理罐并充分沉沒(méi)木材，解除真空，向罐體內(nèi)施加0.41.2MPa的氣壓，保持14小時(shí)；(8）解除浸漬處理罐壓力，抽真空使罐內(nèi)負(fù)

13、壓為-0.08-0.10MPa，保持3060分鐘；解除真空，向罐體內(nèi)施加0.41.2MPa的氣壓，保持14小時(shí)；以相同或在范圍內(nèi)不同的壓力和時(shí)間交替進(jìn)行抽真空、卸壓、加壓、保壓、卸壓過(guò)程，共計(jì)25次；(9）解除浸漬處理罐的壓力，將剩余的高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑排出、收集并重復(fù)使用，取出經(jīng)過(guò)浸漬處理的木材，碼垛，氣干至含水率50%以下，再進(jìn)行窯干，干燥溫度40160，干燥時(shí)間717天，最終得到含水率為8%12%的改性木材。所述的增韌劑為聚乙二醇、聚硅氧烷、聚乙烯醇、二甘醇、聚丙二醇縮水甘油醚中的一種,或多種的組合。所述的阻聚劑聚為乙二醇、一縮二丙二醇、二甘醇、環(huán)氧丙烷丁基醚中的一種或多種的組

14、合。所述的阻燃劑為硼酸、硼砂、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、低聚合度聚磷酸銨中的一種或多種的組合。所述的防霉防腐劑為硼酸、硼砂、季銨銅、戊唑醇、丙環(huán)唑、環(huán)丙唑醇、三溴化硼、二癸基二甲基氯化銨、三甲氧基硅基丙基-十八烷基二甲基氯化銨中的一種或多種的組合。所述的人工林木材為人工種植的楊木、杉木、松木、泡桐、橡膠木等速生木材。實(shí)施例1：將10kg三聚氰胺和1kg聚乙烯醇、4kg聚乙二醇加入反應(yīng)釜中，升溫至80，攪拌均勻后用乙酸調(diào)整溶液pH值為5.0，溫度保持在80，反應(yīng)60分鐘；降溫至60，加入38kg甲醛和18kg三聚氰胺，用氫氧化鈉調(diào)整溶液pH值為9.0，溫度保持在75，反應(yīng)60分鐘；加入10.5kg

15、尿素和17kg甲醇，調(diào)整溶液pH值為12，升溫至70，反應(yīng)60分鐘；降溫至65，加入2kg尿素，調(diào)整溶液pH值為7.5，連續(xù)反應(yīng)；當(dāng)反應(yīng)液與水的混合倍數(shù)為7時(shí)，降溫至40，加入3.5kg一縮二丙二醇、2kg二甘醇，得到一種高滲透高活性樹(shù)脂型木材增加保韌改性劑。將合成的浸漬改性劑加水稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的樹(shù)脂溶液，加入占溶液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為1%的硼酸、2%的硼砂和0.1%丙環(huán)唑，得到木材浸漬改性處理溶液。依據(jù)GB/T14074-2006木材膠黏劑及其樹(shù)脂檢驗(yàn)方法測(cè)試該高活性高滲透樹(shù)脂型木材增加改性處理溶液的各項(xiàng)性能指標(biāo)如下：外觀：無(wú)色透亮均質(zhì)液體；固體含量：56%；pH值：7.08.0；黏度（

16、23）：6mPa.s；游離甲醛含量：0.15%；水混合倍數(shù)：9倍；儲(chǔ)存期：60天。將規(guī)格為2000mm×200mm×25mm（縱向×弦向×徑向）、含水率為8-10%的人工林杉木和楊木板材規(guī)整地碼放于浸漬處理罐體中，并將板材加以固定，關(guān)閉處理罐，開(kāi)頭抽真空，使罐內(nèi)負(fù)壓達(dá)-0.10MPa，保持30min；利用罐內(nèi)負(fù)壓作用吸入改性液充分沉沒(méi)木材，解除真空，向罐體內(nèi)施加0.6MPa的氣壓，保持2小時(shí)。解除壓力，抽真空至-0.10MPa，保持30min；解除真空，加壓至0.8MPa，保持2小時(shí)。解除壓力，抽真空至-0.10MPa，保持30min；解除真空，加壓至1

17、.0MPa，保持2小時(shí)。解除壓力，抽真空至-0.10MPa，保持30min；解除真空，加壓至1.2MPa，保持2小時(shí)。解除壓力，排出余液，取出處理材，碼垛，氣干至50%以下含水率，移入干燥窯，在40160的溫度下，梯度式升溫干燥，干燥10天，得到改性木材。依據(jù)GB/T19271943-2009木材物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)方法等標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)木材改性處理前后的各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：人工林楊木處理材：處理后木材增重率達(dá)36%，含水率8%，密度由處理前的0.395g/cm3增大到0.687g/cm3；抗脹率可提升55%以上；抗彎彈性模量由8.6Gpa增大到13.2Gpa；抗彎強(qiáng)度由58.3Mp

18、a增大到112.8Mpa；抗壓強(qiáng)度由29.8Mpa增大到63.5Mpa；表面硬度由1128N增大到3158N；沖擊韌性由22.14KJ/m2增大到25.36KJ/m2；干燥器法甲醛釋放量0.35mg/L；氧指數(shù)由24%提升到50%；防霉防腐性能良好。人工林杉木處理材：利用本創(chuàng)造的高活性高滲透性樹(shù)脂型木材增加改性劑及“呼吸式”浸漬把握技術(shù)，可有效打通杉木紋孔等滲透通道，在SEM掃描電鏡下可見(jiàn)杉木具緣紋孔緣被破壞等狀況，在TEM透射電鏡下可見(jiàn)杉木閉塞紋孔復(fù)原等狀況；處理后木材增重率達(dá)32%，含水率8%，密度由處理前的0.352g/cm3增大到0.590g/cm3；抗脹率可提升53%以上；抗彎彈性模量由4.9Gpa增大到7.4Gpa；抗彎強(qiáng)度由47.7Mpa增大到79.3Mpa；抗壓強(qiáng)度由22.5Mpa增大到44.2Mpa；表面硬度由1042N增大到2354N；沖擊韌性由21.58KJ/m2增大到22.96KJ/m2，干燥器法甲醛釋放量0.45mg/L；氧指數(shù)由23%提升到49%；防霉防腐性