提高木材整體疏水性的方法
2023-06-28 12:53:11 1
專利名稱：提高木材整體疏水性的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高木材整體疏水性的方法，尤其適用於要求更加環保的試劑和工藝，並適合室內用途木材的整體疏水化處理的方法。
背景技術：
目前，提高木材的尺寸穩定性是擴大木材使用範圍，延長木材使用壽命，增加木產品附加值的迫切要求。近幾十年來，國內外已通過熱處理、填充疏水聚合物以及化學修飾等方式來提高木材的尺寸穩定性，並已證明使用烷基類化合物對木材內部進行疏水化修飾是提高木材疏水性和尺寸穩定性的有效手段。如乙醯化木材，商品名為Accoya Wood (固雅木)。乙醯化木材是以乙酸酐為原料，充分混合後進行化學反應，使木材細胞壁上的羥基被乙醯基取代，得到乙醯化木材。乙醯化木材的尺寸穩定性可明顯提高。但是其處理過程條件要求苛刻，需要高溫高壓處理，以及會產生有毒副產物，因此多為室外用材。因此，研究開發新的更加環保的試劑和工藝並適合室內用途滿足現在的市場需求，具有廣闊的應用前
旦
O通過文獻調研，國外受造紙上使用AKD乳液的啟發，已將其的使用範圍擴展到了對木材表面的疏水改性，可以提高水滴在木材表面的接觸角到100度以上。如，專利 W02005009700 Al (Treatment of thermally modified wood)，是通過使用丙酮有機溶劑溶解AKD製備處理液，表面塗刷或浸泡熱處理過的木材，然後經乾燥(100 140°C，15 60min)製備疏水化的熱處理木材，其表面的水接觸角可以提高到90 100°。在這項專利中使用的木材是經熱處理後的木材，木材熱處理是指木材在高於100°C的溫度下的改性處理，儘管熱處理後可以降低木材的纖維飽和點，提高木材的尺寸穩定性和疏水性，同時其提高的只是木材表面的疏水性，對於更重要的木材內部的疏水性並沒有涉及。而木材表面的疏水性提高並不能改善其內部的尺寸穩定性，木材內部的疏水性才是提高木材耐久性能的重要因素。且經這項專利處理後的木材由於是熱處理木材，所以還會出現木材的彩色較深、 強度下降等缺失。
發明內容
本發明的目的在於提出一種提高木材整體疏水性的方法。它是先將疏水試劑烷基烯酮二聚體(Alkyl Ketene Dimer(AKD))配置成一定質量濃度的正己烷溶液，而後利用真空加壓浸漬設備，對木材進行高壓浸漬處理，使AKD進入木材的內部，最後才通過加熱處理，使AKD與木材內的纖維素發生化學反應，在木材內細胞壁上具有疏水性，從而使木材內部也具有一定疏水特性。本發明所採用的技術方案是一種提高木材整體疏水性的方法，它的步驟為1)疏水劑的常溫溶劑化將疏水化試劑烷基烯酮二聚體用正己烷配成2 10 100質量濃度的烷基烯酮二聚體/正己烷溶液；
2)真空加壓浸漬處理先讓木材在浸漬罐中真空度為-0. 09兆帕下保持15分鐘 60分鐘，然後將2 10 100質量濃度的烷基烯酮二聚體/正己烷溶液吸入浸漬罐內，加壓至1. 0兆帕 3. 0兆帕，並在高壓狀態下保持0. 5小時 4小時；3)乾燥處理將浸漬處理後的木材在100°C 120°C溫度加熱乾燥1小時 5小時。所述浸漬處理前木材的初含水率不高於10%。所述烷基烯酮二聚體/正己烷溶液質量濃度為5 100。所述2 10 100質量濃度的烷基烯酮二聚體/正己烷溶液吸入浸漬罐內，加壓至1.0兆帕，並在高壓狀態下保持1小時。本發明的有益效果是由於採用正己烷有機溶劑溶解AKD粉末製備了改性處理劑，避免了傳統的乳液方法中大量存在的水會使AKD失效的弊端；又由於採用真空加壓浸漬工藝將疏水劑帶入木材的內部，使木材從表面到內部所有的細胞壁均具有疏水性，達到了木材整體疏水效果，從而根本上改善了木材的尺寸穩定性。
具體實施例方式下面結合典型實施例對本發明作進一步說明。本發明的一種提高木材整體疏水性的方法，其步驟如下(1)疏水劑的常溫溶劑化將疏水化試劑烷基烯酮二聚體(Alkyl Ketene Dimer(AKD))用正己烷配成2 10 100質量濃度的AKD/正己烷溶液。通過正己烷有機溶劑將疏水劑AKD粉末常溫溶劑化，疏水化木材的水接觸角可以提高到120°以上。並通過真空-加壓浸漬將疏水劑帶入木材的內部，這樣既實現了 AKD的常溫溶劑化，又避免了傳統的乳液方法中大量存在的水會使AKD失效的弊端，即AKD與水接觸發生副反應。本方法製備的疏水化木材顯著提高了疏水性能，並達到整體疏水化的效果，同時，處理後的木材保持了木材的原材色，且木材的強度不會降低。譬如稱取AKD粉末150kg，和正己烷有機溶劑混合，充分攪拌後配製成質量濃度為5% (5 100質量濃度的AKD/正己烷溶液)AKD/正己烷溶液15000kg。(2)真空加壓浸漬處理先讓木材在浸漬罐中真空度為-0. 09兆帕下保持15分鐘 60分鐘，然後將2 10 100質量濃度的AKD/正己烷溶液吸入浸漬罐內，加壓至1.0 兆帕 3. 0兆帕，並在高壓狀態下保持0. 5小時 4小時。通過上述真空-加壓浸漬將疏水劑帶入木材的內部，這樣避免了傳統的乳液方法中大量存在的水會使AKD失效的弊端， 同時疏水劑可以均勻的和木材發生反應。上述的木材的初含水率限制在不高於10%。譬如將含水率為8 %的杉木板材放入真空-加壓浸漬罐內，先抽真空，使真空度達到-0.09兆帕，並保持這個真空度15分鐘。然後將配好的AKD溶液吸入浸漬罐內，並加壓力至1.0兆帕，在此壓力下保持1小時。而後將卸除，將杉木板材取出，置於通風櫥內室溫放置M小時以上，使正己烷自然揮發。(3)乾燥處理將浸漬處理後的木材在100°C 120°C溫度加熱乾燥1小時 5小時。使疏水試劑與木材中的纖維素反應，使木材從表面到內部所有的細胞壁均具有疏水性。譬如將處理後的杉木板材放於乾燥箱內，於110°C下加熱反應3小時。製得具有整體疏水性能的杉木板材。採用本方法製備的整體疏水化杉木板材任意位置的水接觸角均大於120°。本發明的特點如下一是，由於採用正己烷有機溶劑溶解AKD粉末製備了改性處理劑，避免了傳統的乳液方法中大量存在的水會使AKD失效的弊端；二是，由於採用真空加壓浸漬工藝將疏水劑帶入木材的內部，使木材從表面到內部所有的細胞壁均具有疏水性，達到了木材整體疏水效果，從根本上改善了木材的尺寸穩定性。本方法製備的疏水化木材顯著提高了疏水性能，並達到整體疏水化的效果，疏水化木材的水接觸角可以提高到120°以上。同時，處理後的木材保持了木材的原材色，且木材的強度不會降低。因此，上述製備整體疏水化木材的方法具有工藝簡單，疏水化性能優異，易於工業化生產的特點。
權利要求
1.一種提高木材整體疏水性的方法，其特徵在於，它的步驟為1)疏水劑的常溫溶劑化將疏水化試劑烷基烯酮二聚體用正己烷配成2 10 100質量濃度的烷基烯酮二聚體/正己烷溶液；2)真空加壓浸漬處理先讓木材在浸漬罐中真空度為-0.09兆帕下保持15分鐘 60分鐘，然後將2 10 100質量濃度的烷基烯酮二聚體/正己烷溶液吸入浸漬罐內，加壓至1. 0兆帕 3. 0兆帕，並在高壓狀態下保持0. 5小時 4小時；3)乾燥處理將浸漬處理後的木材在100°C 120°C溫度加熱乾燥1小時 5小時。
2.如權利要求1所述的一種提高木材整體疏水性的方法，其特徵在於所述浸漬處理前木材的初含水率不高於10%。
3.如權利要求1所述的一種提高木材整體疏水性的方法，其特徵在於所述烷基烯酮二聚體/正己烷溶液質量濃度為5 100。
4.如權利要求1所述的一種提高木材整體疏水性的方法，其特徵在於所述2 \10 100質量濃度的烷基烯酮二聚體/正己烷溶液吸入浸漬罐內，加壓至1.0兆帕，並在高壓狀態下保持1小時。
全文摘要
本發明涉及一種提高木材整體疏水性的方法。先用正己烷將疏水試劑烷基烯酮二聚體(AKD)溶解，配成2～10∶100質量濃度的溶液；然後在真空-高壓浸漬工藝中，先讓木材在真空度為-0.09兆帕下保持15分鐘～60分鐘，然後將2～10∶100質量濃度的AKD正己烷溶液吸入浸漬罐內，加壓至1.0兆帕～3.0兆帕，並在高壓狀態下保持0.5小時～4小時；最後將處理後的木材在100℃～120℃溫度加熱1小時～5小時。使AKD與木材中的纖維素發生化學反應，製成木材內外均有疏水性的功能木材。從而，具有處理工藝簡單，疏水效果顯著，是提高木材整體疏水性能的新方法。
文檔編號B27K3/50GK102554991SQ20121003288
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者何盛, 傅峰, 盧克陽, 史增謙, 彭立民, 林蘭英, 梁善慶, 王思群, 陳志林 申請人:中國林業科學研究院木材工業研究所