一種用于木材或竹材改性的糠醇改性溶液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于木材或竹材的加工保存領(lǐng)域，具體涉及一種用滲入液體處理木材或竹 材的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 木材糠醇樹脂改性技術(shù)是通過滿細(xì)胞法，將以水或有機醇為溶劑含有催化劑和穩(wěn) 定劑的糠醇溶液浸入木材內(nèi)部。通過加熱使糠醇在木材細(xì)胞、細(xì)胞間隙甚至細(xì)胞壁中完成 固化。該技術(shù)可以顯著改善木材的物理、力學(xué)及耐久性。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，提出了以下改性溶液，例如專利US2002/0192400A1以木材為改性對 象，糠醇改性溶液以水為溶劑，以硼砂、木質(zhì)素磺酸等為穩(wěn)定劑來保持改性溶液均一、穩(wěn)定； 以馬來酸、蘋果酸、鄰苯二甲酸、硬脂酸、馬來酸酐或鄰苯二甲酸酐等其中的一種或兩種及 多種混合作催化劑；溶液配制過程：水加熱至60°C，溶解穩(wěn)定劑和催化劑。待固體全部溶 解，將溶液冷卻至20-25°C，加入糠醇并攪拌，在15-20°C儲存；通過滿細(xì)胞法將糠醇改性溶 液浸入木材內(nèi)部；固化過程：溫度范圍25-140°C不等。其中，固化溫度低于40°C需要幾周時 間；溫度在70-100°C時，需固化幾個小時；溫度高于100°C時，需要的時間更短。提高了木材 的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。該技術(shù)的缺陷是溶液配制復(fù)雜。
[0004] 專利US2004/0028933A1以木材為改性對象，提出的糠醇改性溶液不含溶劑；以 馬來酸、蘋果酸、鄰苯二甲酸、硬脂酸、馬來酸酐或鄰苯二甲酸酐等其中的一種或兩種及多 種混合作催化劑；不加穩(wěn)定劑的一次性浸漬過程；通過滿細(xì)胞法將糠醇改性溶液浸入木材 內(nèi)部；固化過程：采用熱氣、熱蒸汽、熱油或高頻加熱的方式，固化溫度在70-140°C，時間在 0.5-12h適情況而定。該技術(shù)的缺陷在于：1)糠醇未經(jīng)稀釋，改性過程糠醇消耗量較大，雖 然改性效果較好，但成本較高；2)未添加穩(wěn)定劑或共溶劑，使得高濃度糠醇改性溶液在存 儲和浸漬木材過程中提前固化，而不能深度改性木材。
[0005] 專利US2005/0170165A1以木材為改性對象，提出的糠醇改性溶液以水為溶劑，同 時采用共溶劑達(dá)到穩(wěn)定劑的目的：包括丙酮或低熔點醇，如甲醇、乙醇、異丙醇或它們的混 合物；以馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、馬來酸、蘋果酸、鄰苯二甲酸、硬脂酸、檸檬酸、氯化鋅、氯 化鋁或其它循環(huán)有機酸和有機酸酐及它們的混合物作為催化劑。其提出的糠醇改性溶液采 用了共溶劑而不是穩(wěn)定劑，不利于溶液的保存。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提出一種用于木材或竹材糠醇樹脂改 性的糠醇改性溶液。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提出所述糠醇改性溶液的應(yīng)用。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明上述目的技術(shù)方案為：
[0009]-種用于木材或竹材糠醇樹脂改性的糠醇改性溶液，含有15-70 %的糠醇、1-3 % 的硼砂（Na2B407 ? 10H20,十水合四硼酸鈉）、1. 5-2. 0%的催化劑，余量為水；
[0010] 所述催化劑選自檸檬酸、草酸、乙酸、水楊酸中的一種或兩種組合。
[0011] 優(yōu)選地，所述催化劑由檸檬酸和草酸復(fù)配制得。
[0012] 所述催化劑為檸檬酸和草酸的組合，二者的加入比例為1. 6-2. 5 :1。
[0013] 其中，所述的糠醇改性溶液，采用以下步驟制備而得：室溫條件下，將檸檬酸和硼 砂溶解在水中，攪拌使其完全溶解；再加入糠醇，繼續(xù)攪拌；最后加入草酸，攪拌均勻。
[0014] 優(yōu)選地，所述的糠醛改性溶液含有30-50 %的糠醇。更優(yōu)選地，含有50 %的糠醇。
[0015] 本發(fā)明所述的糠醇改性溶液在木材或竹材改性中的應(yīng)用。
[0016] 所述的糠醇改性溶液對木材或竹材改性的方法，是采用真空加壓浸漬、或表面涂 刷、或浸泡的方法。
[0017] 其中，所述真空加壓浸漬的方法包括步驟：
[0018] 1)待處理的木材或竹材放入密封的反應(yīng)釜中，抽真空至真空度負(fù)0. 08-0.IMPa， 利用反應(yīng)釜中的負(fù)壓吸入糠醇改性溶液，再加壓至0. 8MPa，保壓2-4h;
[0019] 2)固化過程：將樣品取出，擦干表面殘留液，為避免固化過程中改性溶液揮發(fā)，用 鋁箔包好。溫度控制在95-125°C，固化3-8小時；
[0020] 3)干燥過程：打開包裹試樣的鋁箔，干燥初始溫度設(shè)定為60°C干燥2小時，再升至 80°C干燥2小時，最后103°C烘干。
[0021] 其中，所述木材為速生人工林木材。具體可為馬尾松、杉樹、楊樹、桉樹的木材。
[0022] 處理竹材時，優(yōu)選使用含有30-50%的糠醇的所述糠醇改性溶液。處理竹材時，步 驟1)保壓之后，再卸壓浸泡30-40小時。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0024] 本發(fā)明提出的糠醇改性溶液可通過涂刷、浸泡或加壓浸漬的方式對木材或竹材進(jìn) 行不同程度的糠醇樹脂改性，改善木材和竹材的尺寸穩(wěn)定性、防霉性能、耐水性及部分力學(xué) 性能。
[0025] 本發(fā)明通過實驗摸索，提出以檸檬酸和草酸復(fù)配，為木質(zhì)材料糠醇樹脂改性技術(shù) 提供一種新型催化劑；制備糠醇改性溶液的工藝簡單，性質(zhì)穩(wěn)定，改性后的材料防腐性能、 尺寸穩(wěn)定性、機械性能均有很大提尚。
【附圖說明】
[0026] 圖1為實施例5對照樣薄壁細(xì)胞的環(huán)境掃描電鏡圖。
[0027]圖2為實施例5馬來酸酐為催化劑的糠醇樹脂改性竹材薄壁細(xì)胞的環(huán)境掃描電鏡 圖。
[0028] 圖3為實施例5復(fù)配有機酸為催化劑的糠醇樹脂改性竹材薄壁細(xì)胞的環(huán)境掃描電 鏡圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用于限定本發(fā)明的范圍。
[0030] 實施例1 :
[0031] 具體步驟：室溫22-25°C條件下，
[0032] 以復(fù)配有機酸為催化劑：糠醇50%，檸檬酸1. 15%，草酸0.6%，硼砂2 % (Na2B407 ? 10H20)，余量為水。將檸檬酸和硼砂溶解于水中，加入糠醇，用磁力攪拌器攪拌均 勻，最后加入草酸，繼續(xù)攪拌至固體完全溶解，獲得均一、淡黃色澄清溶液；pH值3. 90。
[0033] 實施例2
[0034] 以馬來酸酐為催化劑：糠醇50%，馬來酸酐1. 75%，硼砂2%，余量為水。將馬來 酸酐和硼砂溶解在水中，加入糠醇，用磁力攪拌器攪拌均勻，獲得均一、淡黃色澄清溶液。pH 值 4. 01。
[0035] 實施例3
[0036] 室溫22-25°C條件下，以水楊酸為催化劑：糠醇50%，水楊酸1.75%，，硼砂2% (Na2B407 ? 10H20)，余量為水。將水楊酸和硼砂溶解于水中，加入糠醇，用磁力攪拌器攪拌均 勻，獲得均一、淡黃色澄清溶液；pH值3. 40。
[0037] 實施例4馬尾松木材糠醇樹脂改性工藝
[0038]改性對象：馬尾松（PinusMassonianaLamb)木材。
[0039] 表1馬尾松木材糠醇改性溶液的配方
[0040]
【主權(quán)項】
1. 一種用于木材或竹材糠醇樹脂改性的糠醇改性溶液，其特征在于，含有15-70%的 糠醇、1-3%的硼砂1. 5-2. 0%的催化劑，余量為水； 所述催化劑選自檸檬酸、草酸、乙酸、水楊酸中的一種或其中兩種復(fù)配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的糠醇改性溶液，其特征在于，所述催化劑由檸檬酸和草酸復(fù) 配制得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的糠醇改性溶液，其特征在于，所述催化劑為檸檬酸和草酸的 組合，二者的加入比例為1.6-2. 5 :1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的糠醇改性溶液，其特征在于，采用以下步驟制備而得：室溫條 件下，將檸檬酸和硼砂溶解在水中，攪拌使其完全溶解；再加入糠醇，繼續(xù)攪拌；最后加入 草酸，攪拌均勻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的糠醇改性溶液，其特征在于，含有30-50%的糠醇。
6. 權(quán)利要求1-5任一所述的糠醇改性溶液在木材或竹材改性中的應(yīng)用。
7. 應(yīng)用權(quán)利要求1-5任一所述的糠醇改性溶液對木材或竹材改性的方法，其特征在 于，采用真空加壓浸漬、或表面涂刷、或浸泡的方法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述真空加壓浸漬的方法包括步驟： 1) 待處理的木材或竹材放入反應(yīng)Il中，抽真空至真空度為負(fù)0. 08-0. IMPa，利用反應(yīng) 釜中的負(fù)壓吸入糠醇改性溶液，再加壓至〇. 8MPa，保壓2-4h ; 2) 固化過程：將樣品取出，擦干表面殘留液，用鋁箔包好，溫度控制在95-125?，固化 3-8小時； 3) 干燥過程：打開包裹試樣的鋁箔，干燥初始溫度設(shè)定為60°C干燥2小時，再升至 80°C干燥2小時，最后103°C烘干。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述木材為速生人工林木材。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于木材或竹材糠醇樹脂改性的糠醇改性溶液，其特征在于，含有15-70％的糠醇、1-3％的硼砂、1.5-2.0％的催化劑，余量為水；所述催化劑是由檸檬酸和草酸復(fù)配制得。本發(fā)明提出的糠醇改性溶液可通過涂刷、浸泡或加壓浸漬的方式對木材或竹材進(jìn)行不同程度的糠醇樹脂改性，改善木材和竹材的尺寸穩(wěn)定性、防霉性能、耐水性及部分力學(xué)性能。
【IPC分類】B27K5-04, B27K3-52, B27K3-08
【公開號】CN104552516
【申請?zhí)枴緾N201410743261
【發(fā)明人】余雁, 江澤慧, 李萬菊, 王漢坤, 任丹, 張雪霞, 于子絢
【申請人】國際竹藤中心
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月8日