一種苄基化竹工程材料的製造方法

2023-05-31 23:15:41 2

專利名稱：一種苄基化竹工程材料的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種利用竹材或竹材加工長條剩餘物通過苄基化以及熱壓 融合定型製備高強度和防腐、防蟲性能的室內室外用材料的方法。屬於木材 科學、竹材工程與人造板技術領域。
技術背景竹子資源是我國重要的材用資源，竹子具有生長周期短、自我萌生能力強、 可以持續採伐、永續利用等優良生理特性。但是，由於一般的膠粘劑對竹材 中竹青和竹黃的潤溼性非常差，難於膠合；因此目前竹材的工業利用方法均 需要將竹青和竹黃去除，造成材料的極大浪費。直徑較小或竹壁厚度較小的 竹子迄今仍未得到工業化利用。 發明內容本發明的目的旨在克服竹材中的竹青、竹黃等難於膠合的缺陷，提出利 用各種竹材，尤其是含有大量青黃的竹加工長條剩餘物或小徑竹，通過碾壓、 低溫鹼液潤漲、苯甲基化、熱壓定型等程序製造高強度竹工程材料的方法。 通過上述處理使得竹材具有塑料的某些特性和熱融加工特性，因而可以在不 施加任何膠粘劑的情況下，在一定的溫度和壓力下融合成型。這種材料具有 尺寸穩定、防蟲、防腐、強度高、耐水性好等優點。本發明的技術解決方案塑化竹工程材料的製造方法，其特徵是該方法包 括如下工藝步驟一、 原材料準備將對大徑級竹材，鋸截成長度1.3-2.5m、寬度《30mm， 徑向開條後碾壓或劈蔑，乾燥至含水率為16%以下；對竹材加工產生的長條 剩餘物，經梳理、碾壓處理，碾壓處理後乾燥至含水率16%以下；對小徑竹， 經截斷後碾壓，乾燥至含水率16%以下；二、 低溫鹼液潤漲將準備好的竹材浸漬於濃度為10% 40%的NaOH 溶液中，在-10 5(TC溫度條件下潤漲l-6小時，使竹條完全浸泡於氯化苄中；三、 苄基化處理將經過步驟(二)處理的竹材浸沒於盛有苯甲基化試 劑即苄化劑溶液的容器中，升溫至90°C 140°C，反應0.5 5小時，將竹條 取出，用清水或乙醇溶劑清洗，常溫或在103-11(TC乾燥4小時左右，乾燥至 適度；四、 熱壓定型處理將經過步驟(三)處理的竹材按纖維方向鋪裝成板 坯，放入單向或雙向熱壓機中熱壓定型(或模壓)，製成塑化竹工程材料，其 中熱壓工藝為熱壓溫度100 16(TC，熱壓時間0.8-2minAnm板厚，正向 壓力0.2 6.0MPa;側向壓力0.4 6.0MPa。所述的低溫鹼液潤漲步驟二，在低溫鹼液潤漲過程中，可以加入染料或阻 燃劑對竹材進行染色或阻燃處理，其染料包括所有鹼性或中性染料均可，加 入的染料量0.01 2g染料/g竹材，其阻燃劑包括水溶性的阻燃劑，加入量為 竹材質量的0.5 10.0%本發明的優點通過低溫鹼液潤漲使竹材纖維的結晶結構局部或完全破 壞，結晶區的羥基充分暴露，使苄基化試劑最大程度的與羥基結合，引入新 的基團，從而改變竹纖維原有的微觀結構和化學特性，使竹材具有熱融加工 特性，在不加任何膠粘劑的情況下，使竹材在熱壓定型期間重組形成一種既保留竹材優勢，同時又具有塑料某些特點的新材料，如熱融加工性、溼熱尺 寸穩定性、高耐磨性和防蟲防腐性能等。
具體實施方式
實施例1 :取竹地板用竹條加工剩餘的竹梢頭，鋸截為長度2.5m的竹筒，每根竹筒 徑向劈成寬度不大於30mm的竹條，竹條經輥壓機碾壓後，整理成捆放入幹 燥窯中乾燥至含水率為14%左右，將竹條捆齊浸於濃度為20%的燒鹼溶液中， 常溫下潤漲6小時，將竹條捆取出，瀝乾浸漬液，然後將潤漲竹捆放入反應 器中，同時加入氯化苄溶液，使竹條完全浸泡於氯化苄中，在12(TC的條件下 反應3小時。將竹條取出，用清水和工業乙醇交替清洗2次，然後在103'C幹 燥4小時左右。再按設定產品尺寸和密度計算並稱取經上述處理的竹條，按 纖維同向組坯，放入雙向熱壓機中，在溫度140'C、正面壓力0.5MPa側向壓 力4.0MPa條件下熱壓2min/mm厚。用冷水將熱壓板溫度降至70°C，卸壓取 出成型製品。堆放冷卻至常溫，經鋸邊、砂光、開料、開槽等後期加工製成 長度為2.4m、寬度15cm、厚度25mm的長條地板。這種地板具有防蟲、防腐、 耐環境老化等優勢性能，可以替代實木用作桟道板和戶外地板，也可以用作 車廂地板。實施例2:取長度為1.3m、厚度為0.5-1.0mm的竹篾，整理並捆綁整齊後浸漬於15% 濃度的NaOH溶液中，加入鹼性橙染料0.05g染料/g竹材，常溫下潤漲5小時， 將竹篾捆取出，瀝乾浸漬鹼液。然後將潤漲竹捆放入反應器中，同時加入氯 化苄溶液，使竹條完全浸泡於氯化苄中，在125'C的條件下反應2小時。將竹條取出，用清水和工業乙醇交替清洗3次，然後在103〔乾燥4小時左右。再按設定產品尺寸和密度計算並稱取經上述處理的竹篾，按纖維同向組坯，放入雙向熱壓機中，在溫度145°C、正面壓力2.5MPa、側向壓力l.OMPa條件下 熱壓2min/mm厚。用冷水將熱壓板溫度降至70'C以下，卸壓取出成型製品。 壓製成的竹方，經鋸截、開料、砂光、開槽、油漆等加工成長1200mm、寬 120mm、厚15mm的室內用竹地板。這種地板具有耐磨、防潮、防蟲、不開 裂、不翹曲、無甲醛釋放等優點。 實施例3:取竹筷加工產生的長條剩餘物，按不同長度梳理成捆，露天乾燥後，將 竹條捆齊浸漬於濃度為15%的燒鹼溶液中，常溫下潤漲3小時，將竹條捆取 出，瀝乾浸漬液。然後將潤漲竹捆放入反應器中，同時加入氯化苄溶液，使 竹條完全浸泡於氯化苄中，在12(TC的條件下反應2小時。將竹條取出，用清 水和工業乙醇交替清洗3次，然後在105'C乾燥4小時左右。再按設定產品尺 寸和密度計算並稱取經上述處理的竹條，按纖維同向組坯，放入熱壓機中， 在溫度135°C、壓力1.5MPa條件下熱壓2min/mm厚。用冷水將熱壓板溫度降 至7(TC，卸壓取出成型製品。堆放冷卻至常溫，經鋸邊、砂光等後期加工制 成長度為2.4m、寬度1.2m、厚度5mm的板材。這種板材具有表面硬度高和 彎曲強度高、脹縮性小、耐水、不翹曲、防蟲、防腐等優勢性能，可以用作 包裝箱板材。實施例4:取直徑小於4cm的小徑竹，鋸截為長度2.2m的竹筒，乾燥後經輥壓機碾 壓後，整理並捆綁整齊，浸漬於濃度為20%的燒鹼溶液中，常溫下潤漲6小時，將竹條捆取出，瀝乾浸漬液。然後將潤漲竹捆放入反應器中，同時加入氯化苄溶液，使竹條完全浸泡於氯化苄中，在12(TC的條件下反應3小時。將 竹條取出，用清水和工業乙醇交替清洗3次，然後在103。C乾燥4小時左右。 再按設定產品尺寸和密度計算並稱取經上述處理的竹條，按纖維同向組坯， 放入雙向熱壓機中，在溫度145°C、正面壓力2.0MPa、側向壓力2.0MPa條件 下熱壓lmin/mm厚。用冷水將熱壓板溫度降至7(TC以下，卸壓取出成型製品。 堆放冷卻至常溫，經鋸邊、砂光後加工製成長度為2m、寬度5cm、厚度3cm 的竹板。這種方材具有耐腐朽和蟲蛀、耐磨損、不開裂、脹縮性小、彎曲強 度高、握釘力強、耐環境老化等優勢性能，可以替代實木用於製作園林柵欄、 格柵、門窗等。
權利要求
1、一種苄基化竹工程材料的製造方法，其特徵是該方法包括如下工藝步驟一、原材料準備將對大徑級竹材，鋸截成長度1.3-2.5m、寬度≤30mm，徑向開條後碾壓或劈蔑，乾燥至含水率為16％以下；對竹材加工產生的長條剩餘物，經梳理、碾壓處理，碾壓處理後乾燥至含水率16％以下；對小徑竹，經截斷後碾壓，乾燥至含水率16％以下；二、低溫鹼液潤漲將準備好的竹材浸漬於濃度為10％～40％的NaOH溶液中，在-10～50℃溫度條件下潤漲1-6小時，使竹條完全浸泡於氯化苄中；三、苄基化處理將經過步驟(二)處理的竹材浸沒於盛有苯甲基化試劑即苄化劑溶液的容器中，升溫至90℃～140℃，反應0.5～5小時，將竹條取出，用清水或乙醇溶劑清洗，乾燥至含水率20％以下；四、熱壓定型處理將經過步驟(三)處理的竹材按纖維方向鋪裝成板坯，放入單向或雙向熱壓機中熱壓定型或模壓，製成塑化竹工程材料，其中熱壓工藝為熱壓溫度100～160℃，熱壓時間0.8-2min/mm板厚，正向壓力0.2～6.0MPa；側向壓力0.4～6.0MPa。
2、 根據權利要求1所述的一種節基化竹工程材料的製造方法，其特徵是 所述的低溫鹼液潤漲步驟二，在低溫鹼液潤漲過程中，加入染料或阻燃劑對 竹材進行染色或阻燃處理，其染料有鹼性或中性染料，加入的染料量0.01 2g染料/g竹材，其阻燃劑有水溶性的阻燃劑，加入量為竹材質量的0.5 10.0%
全文摘要
本發明是一種苄基化竹工程材料的製造方法，其特徵是該方法包括如下工藝步驟一、原材料準備，二、低溫鹼液潤漲，三、苄基化處理，四、熱壓定型處理。本發明的優點通過低溫鹼液潤漲使竹材纖維的結晶結構局部或完全破壞，結晶區的羥基充分暴露，使苄基化試劑最大程度的與羥基結合，引入新的基團，從而改變竹纖維原有的微觀結構和化學特性，使竹材具有熱融加工特性，在不加任何膠粘劑的情況下，使竹材在熱壓定型期間重組形成一種既保留竹材優勢，同時又具有塑料某些特點的新材料，如熱融加工性、溼熱尺寸穩定性、高耐磨性和防蟲防腐性能等。
文檔編號B27N3/10GK101407070SQ20081023620
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者孫豐文, 孫恩惠, 彰 張 申請人:南京林業大學