甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法
2023-05-16 18:02:11
甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法
【專利摘要】甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，是一種將小分子的甲基丙烯酸甲酯浸入木材孔道中本體聚合製備玻璃化木材的方法。本發明將液體的甲基丙烯酸甲酯及引發劑、改性劑浸漬到木材內部，在木材空隙內表面發生本體聚合反應原位生成不溶於水的透明固體聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚體，聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚體填充在木材孔道裡實現木材的玻璃化，提高了木材的密實性、耐水性、抗壓強度和耐磨性，並使木材具有良好的尺寸穩定性和加工性。本發明的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法具有工藝簡便、無需溶劑、環境友好等優良特點。
【專利說明】甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於木材強化功能性改良和高值化利用【技術領域】，特別涉及到原木、鋸材、板方等實體木材填充強化和高附加值利用。
【背景技術】
[0002]木材是四大傳統材料之一，它常被用作建築、家具和室內裝修材料。然而我國可供利用的優質木材資源十分有限，雖然速生木材的應用從一定程度上緩解了木材供需的矛盾，但這些速生材存在著材質鬆軟、硬度小、強度低、易腐朽變形的缺陷，嚴重製約了速生木材的應用範圍。因此，對速生材進行功能性改良非常必要。
[0003]一種木塑複合材料的製備方法及製得的木塑複合材料(CN200810022633.7)報導了將高分子乳液與植物纖維均勻混合，經乾燥脫水後成型而製得一種木塑複合材料。複合木塑複合材料具有良好的木質感，耐溼、著色性良好，隔熱絕緣防腐，機械性能優異，質輕、抗酸鹼、不腐爛、抗蟲蛀，且能百分之百回收再生利用，各項性能指標可與硬木產品相媲美。
[0004]木材塑料接枝複合體的生產方法(CN89102815.3)，是木材在負壓作用下，苯乙烯溶液填滿木材內部組織空隙，在少量的過氧化物引發下加熱聚合成為木材塑料接枝複合體。這種複合體具有強硬度、耐熱性、防潮溼、韌性好、防蟲蛀、防腐性、耐變形、耐彎曲等性倉泛。
[0005]聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機玻璃，是無毒環保的材料，具有良好的化學穩定性和耐候性，同時具有質輕、價廉、易成型等優點，聚甲基丙烯酸甲酯透明度優良，有突出的耐老化性；它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力卻高出幾倍；它有良好的絕緣性和機械強度；對酸、鹼、鹽有較強的耐腐蝕性能；易加工成型，可進行粘接、鋸、刨、鑽、刻、磨、絲網印刷、噴砂等手工和機械加工，加熱後可彎曲壓模成各種亞克力製品。廣泛應用於汽車工業、醫藥行業、電子產品的按鍵、日用消費品等領域。但是，表面硬度不高、易擦毛、抗衝擊性能低、成型流動性能差等是聚甲基丙烯酸甲酯的缺點。
【發明內容】
[0006]本發明所解決的技術問題在於提供一種甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，以解決上述【背景技術】中的缺點。
[0007]本發明所解決的技術問題採用以下技術方案來實現:
甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，具體步驟包括:
(1)將甲基丙烯酸甲酯與引發劑、改性劑混合，在混合溶液中充分浸潰木質材料；
(2)將浸潰後的木質材料密閉陳放至少24小時；
(3)在密閉條件下通過恆溫加熱使步驟(I)中浸潰到木質材料中的浸潰物在木質材料中原位反應生成甲基丙烯酸甲酯的共聚體或聚甲基丙烯酸甲酯，反應完全後，保持密閉條件進行陳化；
(4)取出反應後的木質材料，洗滌，乾燥，刨切砂光。[0008]在本發明中，所選用的木質材料為原木、板材、方材、單板、薄板、木屑、木粉、纖維板、造紙原料中的一種。
[0009]在本發明中，所述甲基丙烯酸甲酯的共聚體為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、丁二烯、醋酸乙烯酯、烯丙基縮水甘油醚、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中任意一種改性劑單體共聚而成的共聚體。
[0010]在本發明中，所述引發劑為有機過氧化物引發劑、無機過氧化物引發劑、偶氮類引發劑及氧化還原引發劑中的一種。
[0011]在本發明中，所述甲基丙烯酸甲酯與改性劑的質量比例為100: (10-30)，與引發劑的質量比例為100: (0.5~2.0)。
[0012]在本發明中，所述浸潰工藝採用真空-加壓浸潰。
[0013]在本發明中，所述恆溫加熱步驟包括以下步驟:先恆溫85、0°C，保溫時間8~10小時，再升溫至100-110℃，保溫時間8-10小時。
[0014]在本發明中，所述步驟(4)中的洗滌為採用稀酸、稀鹼和純水依次洗滌，保證木質材料的潔淨，所述乾燥為常溫下的真空乾燥。
[0015]有益效果:
本發明採用本體聚合原理，單體、引發劑、改性劑都是小分子的液體，因而比較容易浸入木材孔隙中；本發明是本體聚合反應，不需要額外添加溶劑，浸入木材中的處理液通過聚合反應後都能夠固化留存於木材之中，不對環境造成危害；本發明為固體玻璃狀的聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚體填充於木材中形成玻璃化的木質材料，兼具了木材和聚合物的共同特性，因而與未處理木材相比，其具有良好的尺寸穩定性、硬度、強度和耐磨性，且可塗飾，刨、切、釘等加工與實體木材無區別，不受使用條件和加工方式等的限制，它還保留了木材美觀的天然紋理等優點，它還在耐水性、防腐防黴性上較未處理木材強。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述。
[0017]實施例1:
(1)將200份甲基丙烯酸甲酯與50份醋酸乙烯酯、1份引發劑BPO(過氧化二苯甲醯)攪拌混合均勻，獲得處理液；
(2)將規格為1000mmXIOOmmX IOOmm的楊木鋸材裝入真空高壓浸注罐中；開啟真空泵抽真空，維持罐內壓力為0.015MPa時間60min ;開啟進液閥門將改性處理液抽入浸注罐內，使液面完全覆蓋楊木鋸材，加0.8MPa壓力浸潰3 h ；
(3)開啟排液閥門，將處理液壓送回儲液槽，調整配比後留作下次使用；
(4)將浸潰後的楊木方材密閉陳放24h；
(5)楊木鋸材裝入密閉反應槽中，加熱至90°C反應8h，讓其在木材孔道中充分聚合；
(6)反應結束後，將楊木鋸材密閉陳放24小時以上；
(7)將楊木鋸材放入乾燥窯中，根據乾燥基準進行抽真空常溫乾燥。
[0018]用本發明方法處理後的楊木鋸材密度達到0.65g/cm3，色澤清晰亮麗，抗脹縮率ASE指標可達63%，阻溼率MEE為65%，抗壓強度提高0.95倍，磨耗量下降63%。[0019]實施例2:
(1)將200份甲基丙烯酸甲酯與50份苯乙烯、I份引發劑BPO攪拌混合均勻，獲得處理
液；
(2)將規格為2000mmX200mmX20mm的楊木板方裝入真空高壓浸注罐中；開啟真空泵抽真空,維持罐內壓力為0.012MPa時間30min ;開啟進液閥門將改性處理液抽入浸注罐內，使液面完全覆蓋楊木板方，加0.8MPa壓力浸潰I h ；
(3)開啟排液閥門，將處理液壓送回儲液槽，調整配比後留作下次使用；
(4)將浸潰後的楊木板方密閉陳放24h；
(5)楊木板方在密閉室內加熱至90°C反應10h，讓其在木材孔道中充分聚合；
(6)反應結束後，將楊木板方密閉陳放24小時以上；
(7)將楊木板方放入乾燥窯中，根據乾燥基準進行抽真空常溫乾燥。
[0020]用本發明方法處理後的楊木板方密度達到0.69g/cm3，色澤清晰亮麗，抗脹縮率ASE指標可達68%，阻溼率MEE為64%，抗壓強度提高0.76倍，磨耗量下降60%。
[0021]實施例3:
(1)將200份甲基丙烯酸甲酯與I份引發劑BPO攪拌混合均勻，獲得處理液；
(2)將規格為2500mmX400mmX3mm楊木薄板裝入真空高壓浸注罐中；開啟真空泵抽真空，維持罐內壓力為0.016MPa時間30min ;開啟進液閥門將改性處理液抽入浸注罐內，使液面完全覆蓋楊木薄板，加0.1MPa壓力浸潰lOmin，後在0.8Mpa下浸潰20min ；
(5)開啟排液閥門，將處理液壓送回儲液槽，調整配比後留作下次使用；
(6)開啟排氣閥門，卸除壓力後，將楊木薄板裝入密閉反應槽中，加熱至90°C反應8h後，在100°C靜置8 h ；
(7)反應結束後，將楊木板薄板密閉陳放24小時以上；
(8)將楊木薄板放入乾燥窯中，根據乾燥基準抽真空常壓乾燥。
[0022]將本發明方法處理後的楊木薄板施膠熱壓成板，與未處理膠合板相比，抗壓強度提高124%左右，ASE為60%，MEE約為49%。
[0023]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，具體步驟包括: (1)將甲基丙烯酸甲酯與引發劑、改性劑混合，在混合溶液中充分浸潰木質材料； (2)將浸潰後的木質材料密閉陳放至少24小時； (3)在密閉條件下通過恆溫加熱使步驟(1)中浸潰到木質材料中的浸潰物在木質材料中原位反應生成甲基丙烯酸甲酯的共聚體或聚甲基丙烯酸甲酯，反應完全後，保持密閉條件進行陳化； (4)取出反應後的木質材料，洗滌，乾燥，刨切砂光。
2.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，所選用的木質材料為原木、板材、方材、單板、薄板、木屑、木粉、纖維板、造紙原料中的一種。
3.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，所述甲基丙烯酸甲酯的共聚體為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、丁二烯、醋酸乙烯酯、烯丙基縮水甘油醚、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中任意一種改性劑單體共聚而成的共聚體。
4.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，所述甲基丙烯酸甲酯與改性劑的質量比例為100: (10-30)，與引發劑的質量比例為 100: (0.5~2.0)。
5.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，所述浸潰工藝採用真空-加壓浸潰。
6.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，所述恆溫加熱過程包括以下步驟:先恆溫85、0°C，保溫時間8~10小時，再升溫至10(ni0°C，保溫時間8~10小時。
7.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合製備玻璃化木材的方法，其特徵在於，所述步驟(4)中的洗滌是指採用稀酸、稀鹼和純水依次洗滌，所述乾燥為常溫下的真空乾燥。
【文檔編號】B27K3/08GK103568088SQ201310555275
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】胡云楚, 陳旬, 袁利萍, 田梁材, 王潔, 吳義強 申請人:中南林業科技大學