木材改性用組合物、其製備方法及用途的製作方法
2023-04-23 19:42:06 2
專利名稱：木材改性用組合物、其製備方法及用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種木材改性用組合物及其製備方法，尤其涉及一種應用在人工林材及其它低檔木材的改性用組合物，屬於林產化工領域。
背景技術：
對木材進行增密改性處理，使其密度增加，隨之硬度、強度等物理力學性能也得到加大，是提高木材質量檔次的可行方法。如向木材組織中注入不飽和烯烴類單體或預聚體，然後在熱引發劑或熱輻射源的引發下，使其在木材中聚合固化成為木材-塑料複合材(朱瑋，郭鳳平.塑合木研究的新動態[J].西北林學院學報，1998，13(4)82～91；陸文達主編.木材改性工藝學[M].哈爾濱東北林業大學出版社出版，1993；Feist W C，Rowell R M.Moisturesorption and accelerated weathering of acetylated and methacrylatedaspen[J].Wood and Fiber Science，1991，23(1)128～136)；將可溶性無機化合物注入木材中，通過化學反應形成不溶於水的無機物，沉積在木材的細胞腔或細胞壁中而形成一種含無機物的新型複合材(張雙保，周宇，趙立.木質複合材料研究(一)、(二)[J].中國木材，①1997.(3)20～22、②1997.(4)17～20；劉磊，朱瑋，趙礪.楊木/無機矽化物複合材處理工藝初探[J].木材工業，2001，15(3)8～11；歐陽明八.用木材尺寸穩定劑改性處理木材[J].林業科技通訊.1995，(6)28～30)；或用水溶性酚醛(PF)、脲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)等樹脂以及聚乙二醇(PEG)等大分子有機化合物對木材進行處理(尤紀雪，金重為，何文尤.脲醛濃縮體(UFC)改性楊木抗腐能力和物理力學性能的研究[J].木材工業，1989，3(3)1～4.；Kania S.Thermal conductivity of natural andmodified wood[J].Przemysl Przewny，1990，41(8)17～20；方桂珍，李淑君，崔永志，等.PF預聚物對楊木壓縮變形的固定作用[J].林產化工通訊，1998，(5)16～19)；也有對木材進行壓密處理(Shukla K S，Bhatnagar R C.A note on the effectof compression on strength properties of Populus deltoides and Populusciliata[J].Journal of Timber DevelopmentAssociation of India.1989，35(1)17～25；張道偉，李江濤，朱金梅.楊木改性在膠合板中的應用[J].林業科技開發，1998(2)8～10)等。但由於處理成本高，設備、工藝複雜，處理液不穩定、容易固化變質等原因，木材增密改性技術並未得到大規模實際應用。
木材阻燃、防腐處理，是木材保護的重要組成部分。木材要達到GB50222「建築內部裝修設計防火規範」中的難燃B1級難燃材料指標，根據目前國內外廣泛應用的木材阻燃劑性能來看，可行的方法是採用加壓浸注將水溶性阻燃劑注入木材內部。常用的阻燃劑有磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、聚磷酸銨、尿素、三聚氰胺、雙氰胺、硼砂、硼酸等(劉燕吉.木質材料的燃燒與阻燃系列講座之一.木材工業，1996，10(6)37～39)。這些阻燃劑阻燃效果較好，特別是磷—氮—硼系三元阻燃劑，由於磷、氮、硼三種元素的協同效應，阻燃能力更強。但缺點是阻燃劑在木材中只是物理附著結合，很容易析離，抗流失性差。因此阻燃處理後的木材易吸潮腐變受損，而阻燃劑易滲析出木材表面會造成木材的油漆和粘合性能變差；適用於民用的防腐木材，考慮到對家居環境等方面的影響，理想的木材處理防腐劑的要求是①高效低毒，符合嚴格的環保要求；②兼具防腐、防黴和防蛀功效；③具有較好的防流失性；④最好無色，使用後基本上不改變木材的材色。近些年推出的由高碳烷基季銨鹽、銅離子和氨(或胺)組成的氨(胺)溶銅高碳烷基季銨鹽ACQ木材防腐劑(American Wood-preservers』Association.American Wood-preservers』Association Standards，2001.135～190)，可使木材得到很好的防腐、防黴、防蛀效果及抗流失性，並且克服了過去廣泛使用的砷或硼與鉻、銅無機物組成的木材防腐劑毒性大、防腐木材廢棄物難以處理的缺點，但由於仍然使用了重金屬銅離子(雖然其毒害性較砷、鉻要低)，對環境和人還是會造成一定的危害，而公眾對重金屬危害的恐懼心理則已根深蒂固。另外，由於該防腐劑鹼性較強，對木材改性設備的腐蝕性大，對木材纖維也有一定的破壞作用。
木材工業、裝修業、建築業等行業使用的中、高檔木材資源日益匱乏，而保護資源林、生態林又已為世界各國所共識，因此以人工培植的速生豐產林(人工林)木材代替資源林、生態林木材乃大勢所趨。但人工林木材由於生長周期短等原因，大都存在木質疏鬆、密度強度低、加工性能差、使用壽命短等缺點。所以對人工林材及其它低檔木材進行增密改性處理，使之密度、硬度、強度等物理力學性能得到提高，能作為中、高檔木材使用，取代名貴木材以滿足工業生產和人們的生活需求，是解決矛盾的有效途徑之一。
木材，易燃燒和黴變、腐朽、蟲蛀(特別是人工林木材)，又會受大氣和其它因素的影響而變形或損壞，輕則影響外觀，重則降低強度甚至失去使用價值。防腐和阻燃處理木材，是避免、減少上述原因引起的木材降解，延長木製品使用周期，或減免火災危害的有效措施。
常見的木材，特別是人工林材及其它低檔木材的增密改性處理存在成本高、工藝複雜、設備要求高等缺點。得到的增密改性材功能單一，一般不能作為阻燃木材或防腐木材，更不能作為阻燃—防腐(同時具有阻燃和防腐功能)木材使用。本申請人在先發明專利申請(申請號03107131.7)公開了一種木材後置處理用水溶性樹脂，由丙烯醯胺、糠醇、甲醛、尿素含胍基團化合物、多羥基有機化合物、磷酸、氨水等合成而得。用該樹脂改性處理木材可較大地提高木材的密度、硬度和強度，並具有良好的抗流失阻燃性能，還具有成本較低，工藝、設備也要求相對較簡單等優點，但對當要求木材硬度、強度很高時，該樹脂的增密、增強幅度仍顯不足。另外，用該水溶性樹脂的處理材，其防腐性能不夠明顯。
以水玻璃等水溶性矽酸鹽為主要成分的木材改性處理液成本低，得到的木材—無機矽化物複合材料硬度、強度較高，並具有一定的阻燃、防蛀性能。但這種處理材吸潮性強，表明易滲鹼，由於水溶性矽酸鹽的鹼性強，對木材纖維的潛在破壞性也不容忽略。以金屬鈣、鎂、鐵等鹽配合使用形成金屬離子—矽酸鹽難溶物，雖然表面的浸注物可以很好地固定，但浸注滲透的深度及其均勻性值得懷疑。
高碳烷基季銨鹽(ammonyx)可使木材獲得理想的防腐性能。它用量少，使用安全，但水溶性大，單獨浸注處理木材時流失嚴重，特別不適用於室外用材。因此，高碳烷基季銨鹽往往要與銅等重金屬離子一起使用，形成穩定的高碳烷基季銨鹽—重金屬配合物以獲得抗流失性。但重金屬離子長期、大量的使用，無論是對人體還是對周圍的環境，都會造成不可逆轉的汙染和危害。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能夠顯著增強木材密度、抗流失性阻燃、防蛀、防黴和防腐性能，且不含重金屬離子的環保型木材改性用組合物。
本發明所要解決的技術問題是通過以下技術途徑來實現的 一種木材改性用組合物，主要由以下重量份的原料製成 37％甲醛400～500份、硼砂30～40份、氨水5～40份、尿素150～195份、三聚氰胺50～85份、硼酸10～15份、磷酸雙氰胺80～100份、高碳烷基季銨鹽10～18份、十二烷基硫酸鈉3～6份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽10～18份、癸基酚聚氧乙烯醚10～18份、N-羥甲基丙烯醯胺4～6份、丙烯酸丁酯100～125份、苯乙烯300～320份、丙烯酸異辛酯130～150份、丙烯酸4～6份、叔十二硫醇0.15～0.2份、過硫酸銨2.5～3份、碳酸氫鈉1～3份、偏亞硫酸鈉0.8～1份、含氯量50～60％的氯化石蠟20～25份、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液300～350份、磷酸0～7份、水1800～2200份。
優選為37％甲醛450份、硼砂35份、氨水20份、尿素175份、三聚氰胺65份、硼酸12份、磷酸雙氰胺90份、高碳烷基季銨鹽14份、十二烷基硫酸鈉4.5份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽14份、癸基酚聚氧乙烯醚14份、N-羥甲基丙烯醯胺5份、丙烯酸丁酯110份、苯乙烯310份、丙烯酸異辛酯140份、丙烯酸5份、叔十二硫醇0.18份、過硫酸銨2.7份、碳酸氫鈉2份、偏亞硫酸鈉0.9份、含氯量50～60％的氯化石蠟22份、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液325份、磷酸3份、水2000份。
所述的高碳烷基季銨鹽優選為十二烷基二甲基苄基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨或二者的組合。
本發明所用到的所有原料均可從市場上購買得到，其規格符合行業標準。
本發明技術方案中，將高碳烷基季銨鹽與十二烷基硫酸鈉、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽和癸基酚聚氧乙烯醚三種水溶性有機-無機大分子物質相配伍，製備成混合乳化劑，該混合乳化劑能夠與配方中下述組分所製備的保護膠(製備方法見後述)相混溶37％甲醛、硼砂、氨水、尿素、三聚氰胺、硼酸、磷酸雙氰胺， 本發明木材改性用組合物中含有的水溶性有機-無機大分子物質，當組合物的水分揮發後，長鏈大分子進一步交聯、增大成為高分子物質，固化在木材內部，與木質結構緊密結合，固化後高分子物質不溶於水、無腐蝕性，並且顏色較淺，這樣增密後的木材具有好的耐候性和使用壽命，並且木材中的阻燃成分和防腐成分也能被很好地固定，不易被水或潮汽瀝出，亦即獲得了抗流失性。具體的說，本發明木材改性用組合物中採用了苯乙烯—丙烯酸酯共聚微乳液(微乳顆粒粒徑大部分比常見的乳液小、但比膠體稍大的半膠體—半乳液)並加入顆粒足夠小的大分子無機物水分散體，如水合二氧化矽微乳液和/或水合三氧化二鋁微乳液等來進一步加強對木材的增密、增強效果。
合成苯乙烯—丙烯酸酯共聚微乳液時，為使微乳顆粒粒徑足夠小，保護膠(由以下重量份配比的原料製成37％甲醛400～500份、硼砂30～40份、氨水5～25份、尿素150～195份、三聚氰胺50～85份、硼酸10～15份、磷酸雙氰胺80～100份)的用量較大。水合二氧化矽微乳液和水合三氧化二鋁微乳液的微乳顆粒粒徑足夠小，可選擇外觀呈半透明狀、帶藍色螢光的市售產品使用。
水合二氧化矽微乳液、水合三氧化二鋁微乳液本身當水分揮發後會玻璃化，即凝結、固化成為類玻璃狀的固體，不溶於水，硬度、強度大。與苯乙烯—丙烯酸酯共聚微乳液配合使用時玻璃化後形成了無機—有機玻璃體，使改性處理木材的硬度、強度大幅度增高。
本發明木材改性用組合物中的阻燃成分為P-N-B型三元高效阻燃劑。其中P(磷)、N(氮)以含氮有機物、氮-磷有機物、磷酸和氨水形式加入，B(硼)以硼酸或硼酸鈉鹽的形式加入。B的另一作用是對木材具有較好的防蛀效果和一定的防腐效果。
本發明木材改性用組合物中的水溶性大分子物質、阻燃成分和防腐成分並不僅是簡單的機械混合。阻燃成分可包含於水溶性大分子中，或者/同時在合成大分子物質時以磷酸、硼酸和氨水、硼砂作為其催化劑(酸鹼調節劑)。防腐成分高碳烷基季銨鹽作為組合物採用的表面活性劑的一部分，既起到穩定或乳化水溶性大分子的作用，又因其它表面活性劑的共存而得以穩定存在於呈弱酸性而非鹼性的組合物中，避免了ACQ等採用高碳烷基季銨鹽的木材防腐劑對改性設備腐蝕性大和對破壞木材纖維的缺點。
本發明木材改性用組合物乾燥固化後無色，如要改變木材的顏色，可在組合物中加進木材染色劑，從而得到顏色均勻的、全滲透的染色材。
本發明所要解決的另一技術問題是提供一種製備本發明木材改性用組合物的工藝，步驟如下 1)按下述重量份配比稱取各原料 37％甲醛400～500份、硼砂30～40份、氨水5～40份、尿素150～195份、三聚氰胺50～85份、硼酸10～15份、磷酸雙氰胺80～100份、高碳烷基季銨鹽10～18份、十二烷基硫酸鈉3～6份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽10～18份、癸基酚聚氧乙烯醚10～18份、N-羥甲基丙烯醯胺4～6份、丙烯酸丁酯100～125份、苯乙烯300～320份、丙烯酸異辛酯130～150份、丙烯酸4～6份、叔十二硫醇0.15～0.2份、過硫酸銨2.5～3份、碳酸氫鈉1～3份、偏亞硫酸鈉0.8～1份、含氯量50～60％的氯化石蠟20～25份、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液300～350份、磷酸0～7份、水1800～2200份， 2)製備保護膠往反應釜中加入甲醛、硼砂，用氨水調pH＝8～8.5，然後加入尿素和三聚氰胺，升溫至92～95℃，保溫0.5～1.5hr，降溫至70±5℃，加入硼酸，保溫15～30min，加入磷酸雙氰胺再保溫15～30min，用硼酸或氨水調整物料pH＝5.8～6.2，降溫至45～55℃出料備用， 3)混合乳化劑的製備將高碳烷基季銨鹽、十二烷基硫酸鈉、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽和癸基酚聚氧乙烯醚混合均勻即得， 4)預乳化單體的合成將佔總重量1/4的水、佔總重量2/3的混合乳化劑、N-羥甲基丙烯醯胺加入反應釜內攪拌均勻，放入混合好的單體丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸和叔十二硫醇，攪拌，使成為均勻乳液備用， 5)乳液合成將保護膠、佔總重量1/10的水和佔總重量1/3的混合乳化劑加入反應釜內，升溫至82～88℃，加入過硫酸銨、預乳化單體、硫酸銨、碳酸氫鈉，在85～95℃保溫1～1.5hr，降溫至60～70℃加偏亞硫酸鈉，繼續降溫，當溫度為50～55℃時加入氯化石蠟，在溫度為40～45℃加入佔總重量1/2的水，用氨水或磷酸調節pH＝6.0±0.5，加入二氧化矽微乳液和/或水合三氧化二鋁微乳液，攪拌均勻後再補加其餘的水至組合物的總固含量為35～45wt％，過250目網篩出料即得。
現有木材防腐劑技術中，高碳烷基季銨鹽往往要與銅等重金屬離子一起使用，形成穩定的高碳烷基季銨鹽—重金屬配合物以獲得抗流失性。
本發明中通過將高碳烷基季銨鹽與十二烷基硫酸鈉、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽和癸基酚聚氧乙烯醚三種水溶性有機-無機大分子物質相配伍，製備成混合乳化劑，所製備的混合乳化劑能夠與保護膠有效混溶，固化後，高碳烷基季銨鹽能夠穩定的與保護膠相結合，從而達到了與重金屬相配伍的同等的抗流失性效果，又克服了現有的ACQ和CCA木材防腐劑含有重金屬離子及其它有毒成分對人體和周圍環境造成汙染的缺陷。所以本發明木材改性用組合物不僅具有優異的防腐性能，還克服了現有木材防腐劑中因普遍含有重金屬離子和其它有毒成分等缺陷。
本發明木材改性用組合物用一般的木材阻燃或防腐處理罐，採用滿細胞法浸注入處理木材，經一次浸注乾燥後木材密度可增加0.1～0.3g/cm3，隨之硬度、強度及其它物理力學性能也有60～120％的提高，如需更高的密度和更好的硬度、強度，可以進行二次以上浸注。此外，木材幹燥和使用過程中的開裂、變形等缺陷也得到了有效的避免或消減。並且木材具有較理想的抗流失性阻燃、防蛀、防黴和防腐功能，其阻燃能力達到GB8624標準的「B1級難燃材料」，防腐能力則可與ACQ防腐木材相媲美。
使用本發明木材改性用組合物改性處理的木材(本處理材)與ACQ防腐處理材、聚磷酸銨—硼酸阻燃處理材比較，抗流失性採用流水浸泡法(室溫流水浸泡24hr，103±2℃烘乾6hr，反覆10次)測定結果如下本處理材平均失重0.37％，ACQ防腐處理材平均失重1.72％，聚磷酸銨—硼酸阻燃處理材平均失重4.79％；用靜水浸泡法(樣品等重，分別用5倍樣品重量的水浸泡72hr)測定本處理材與ACQ防腐處理材的高碳烷基季銨鹽浸出量，結果如下本處理材高碳烷基季銨鹽浸出量為0.0072g/L，ACQ防腐處理材高碳烷基季銨鹽浸出量為0.0471g/L。因此可以認為本處理材抗流失性良好。
採用本發明木材改性用組合物生產的改性木材加工性能良好，可代替中高檔木材用作實木家具、實木地板、實木門、實木裝修等的原料。其吸潮性與普通木材基本沒有差異，完全可以作為面料使用。改性木材無異味，使用安全。組合物不加染料時改性木材材色與原木基本一致，而加入染料便可得到各種顏色的木材。
具體實施例方式 以下通過實施例來進一步描述本發明，應該理解的是，這些實施例僅用於例證的目的，決不限制本發明的範圍。
[實施例1] 保護膠的合成 往反應釜中加入37％甲醛500kg、硼砂40kg，用氨水調pH＝8，然後加入尿素190kg、三聚氰胺80kg，升溫至92℃，保溫1hr左右，降溫至65℃，加入硼酸14kg，保溫15min，加入磷酸雙氰胺100kg再保溫20min，用氨水調整物料pH＝5.8，降溫至50℃左右出料。
混合乳化劑的製備將二癸基二甲基氯化銨15kg、十二烷基硫酸鈉4kg、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽13kg和癸基酚聚氧乙烯醚13kg混合均勻即得。
預乳化單體合成將500kg水、混合乳化劑30kg、N-羥甲基丙烯醯胺6kg加入反應釜內攪拌均勻，放入混合好的單體丙烯酸丁酯110kg、苯乙烯320kg、丙烯酸異辛酯150kg、丙烯酸5kg和分子量調節劑叔十二硫醇0.15kg，攪拌30min使成為均勻乳液，泵進高位槽備用； 乳液合成將以上步驟製備的保護膠、水250kg及另一份混合乳化劑15kg加入反應釜內，開動攪拌機，升溫至88℃，加入打底引發劑過硫酸銨0.5kg(先用5kg水溶解好)，5min後將預乳化單體慢慢滴加入反應釜中，25min後開始滴加引發劑溶液(過硫酸銨2.2kg、碳酸氫鈉2kg、水45kg，預先溶解好)。預乳化單體加完後，將未滴加完的引發劑溶液全部加入，然後在88℃左右保溫1.5hr，降溫至65℃加二次引發劑偏亞硫酸鈉1kg，繼續降溫，當溫度為50～55℃時加入含氯量52％的氯化石蠟20kg，溫度40～45℃時加入水1000kg，用氨水調節pH＝6.5，加入40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液300kg，攪拌均勻後再補加剩餘的水至組合物的總固含量為35～45％，過250目網篩出料得一半透明帶藍色螢光的乳液，即為本發明木材改性用組合物。
用一般的木材阻燃或防腐處理罐，採用滿細胞法將本實施例所製備的組合物浸注入木材，乾燥後成為密度、硬度、強度等物理力學性能大幅度提高的增密材，並且木材具有較理想的抗流失性阻燃、防蛀、防黴和防腐功能。
[實施例2] 保護膠的合成 往反應釜中加入37％甲醛400kg、硼砂35kg，用氨水調pH＝8.5，然後加入尿素160kg、三聚氰胺60kg，升溫至92℃，保溫1hr左右，降溫至70.5℃，加入硼酸12kg，保溫30min，加入磷酸雙氰胺90kg再保溫30min，用硼酸調整物料pH＝6.2，降溫至50℃左右出料。
混合乳化劑的製備將十二烷基二甲基苄基氯化銨18kg、十二烷基硫酸鈉6kg、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽13kg和癸基酚聚氧乙烯醚13kg混合均勻即得。
預乳化單體合成將500kg水、混合乳化劑33.5kg、N-羥甲基丙烯醯胺5kg加入反應釜內攪拌均勻，放入混合好的單體丙烯酸丁酯110kg、苯乙烯300kg、丙烯酸異辛酯145kg、丙烯酸5kg和分子量調節劑叔十二硫醇0.2kg，攪拌30min使成為均勻乳液，泵進高位槽備用； 乳液合成將以上步驟製備的保護膠、水250kg及另一份混合乳化劑16.5kg加入反應釜內，開動攪拌機，升溫至88℃，加入打底引發劑過硫酸銨0.5kg(先用5kg水溶解好)，5min後將預乳化單體慢慢滴加入反應釜中，25min後開始滴加引發劑溶液(過硫酸銨2.5kg、碳酸氫鈉2kg、水45kg，預先溶解好)。預乳化單體加完後，將未滴加完的引發劑溶液全部加入，然後在88℃左右保溫1.5hr，降溫至65℃加二次引發劑偏亞硫酸鈉0.8kg，繼續降溫，當溫度為50～55℃時加入含氯量52％的氯化石蠟25kg，溫度40～45℃時加入水1000kg，用磷酸調節pH＝6.0，加入45％固含量的二氧化矽微乳液320kg，攪拌均勻後再補加剩餘的水至組合物的總固含量為35～45％，過250目網篩出料得一半透明帶藍色螢光的乳液，即為本木材改性用組合物。
用一般的木材阻燃或防腐處理罐，採用滿細胞法將本實施例所製備的組合物浸注入木材，乾燥後成為密度、硬度、強度等物理力學性能大幅度提高的增密材，並且木材具有較理想的抗流失性阻燃、防蛀、功能。
[實施例3] 保護膠的合成 往反應釜中加入37％甲醛450kg、硼砂35kg，用氨水調pH＝8.3，然後加入尿素175kg、三聚氰胺65kg，升溫至95℃，保溫1hr左右，降溫至70℃，加入硼酸12kg，保溫20min，加入磷酸雙氰胺90kg再保溫20min，用氨水調整物料pH＝6.0，降溫至50℃左右出料。
混合乳化劑的製備將十二烷基二甲基苄基氯化銨8kg、二癸基二甲基氯化銨7kg、十二烷基硫酸鈉6kg、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽17kg和癸基酚聚氧乙烯醚17kg混合均勻即得。
預乳化單體合成將500kg水和預先分散好的木材染料、混合乳化劑37kg、N-羥甲基丙烯醯胺5kg加入反應釜內攪拌均勻，放入混合好的單體丙烯酸丁酯110kg、苯乙烯310kg、丙烯酸異辛酯140kg、丙烯酸5kg和分子量調節劑叔十二硫醇0.18kg，攪拌30min使成為均勻乳液，泵進高位槽備用； 乳液合成將以上步驟合成的保護膠、水250kg及另一份混合乳化劑18kg加入反應釜內，開動攪拌機，升溫至85℃，加入打底引發劑過硫酸銨0.5kg(先用5kg水溶解好)，5min後將預乳化單體慢慢滴加入反應釜中，25min後開始滴加引發劑溶液(過硫酸銨2.5kg、碳酸氫鈉2kg、水45kg，預先溶解好)。預乳化單體加完後，將未滴加完的引發劑溶液全部加入，然後在88℃左右保溫1.5hr，降溫至65℃加二次引發劑偏亞硫酸鈉0.9kg，繼續降溫，當溫度為50～55℃時加入含氯量52％的氯化石蠟22kg，溫度40～45℃時加入水1000kg，用磷酸調節pH＝6.0，加入45％固含量的二氧化矽微乳液325kg，攪拌均勻後再補加剩餘的水至組合物的總固含量為35～45％，過250目網篩出料得一半透明帶藍色螢光的乳液，即為本木材改性用組合物。
用一般的木材阻燃或防腐處理罐，採用滿細胞法將本實施例所製備的組合物浸注入木材，乾燥後成為密度、硬度、強度等物理力學性能大幅度提高的增密材，並且木材具有較理想的抗流失性阻燃、防蛀、防黴和防腐功能。
權利要求
1、一種木材改性用組合物，主要由以下重量份的原料製成
37％甲醛400～500份、硼砂30～40份、氨水5～40份、尿素150～195份、三聚氰胺50～85份、硼酸10～15份、磷酸雙氰胺80～100份、高碳烷基季銨鹽10～18份、十二烷基硫酸鈉3～6份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽10～18份、癸基酚聚氧乙烯醚10～18份、N-羥甲基丙烯醯胺4～6份、丙烯酸丁酯100～125份、苯乙烯300～320份、丙烯酸異辛酯130～150份、丙烯酸4～6份、叔十二硫醇0.15～0.2份、過硫酸銨2.5～3份、碳酸氫鈉1～3份、偏亞硫酸鈉0.8～1份、含氯量50～60％的氯化石蠟20～25份、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液300～350份、磷酸0～7份、水1800～2200份。
2、按照權利要求1的木材改性用組合物，其特徵是各原料的重量份是37％甲醛450份、硼砂35份、氨水20份、尿素175份、三聚氰胺65份、硼酸12份、磷酸雙氰胺90份、高碳烷基季銨鹽14份、十二烷基硫酸鈉4.5份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽14份、癸基酚聚氧乙烯醚14份、N-羥甲基丙烯醯胺5份、丙烯酸丁酯110份、苯乙烯310份、丙烯酸異辛酯140份、丙烯酸5份、叔十二硫醇0.1 8份、過硫酸銨2.7份、碳酸氫鈉2份、偏亞硫酸鈉0.9份、含氯量50～60％的氯化石蠟22份、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液325份、磷酸3份、水2000份。
3、按照權利要求1的木材改性用組合物，其特徵是所述的高碳烷基季銨鹽選自十二烷基二甲基苄基氯化銨和/或二癸基二甲基氯化銨。
4、製備權利要求1的木材改性用組合物的方法，步驟如下
1)按下述重量份配比稱取各原料
37％甲醛400～500份、硼砂30～40份、氨水5～40份、尿素150～195份、三聚氰胺50～85份、硼酸10～15份、磷酸雙氰胺80～100份、高碳烷基季銨鹽10～18份、十二烷基硫酸鈉3～6份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽10～18份、癸基酚聚氧乙烯醚10～18份、N-羥甲基丙烯醯胺4～6份、丙烯酸丁酯100～125份、苯乙烯300～320份、丙烯酸異辛酯130～150份、丙烯酸4～6份、叔十二硫醇0.15～0.2份、過硫酸銨2.5～3份、碳酸氫鈉1～3份、偏亞硫酸鈉0.8～1份、含氯量50～60％的氯化石蠟20～25份、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液300～350份、磷酸0～7份、水1800～2200份，
2)製備保護膠往反應釜中加入甲醛、硼砂，用氨水調pH＝8～8.5，然後加入尿素和三聚氰胺，升溫至92～95℃，保溫0.5～1.5hr，降溫至70±5℃，加入硼酸，保溫15～30min，加入磷酸雙氰胺再保溫15～30min，用硼酸或氨水調整物料pH＝5.8～6.2，降溫至45～55℃出料備用，
3)混合乳化劑的製備將高碳烷基季銨鹽、十二烷基硫酸鈉、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽和癸基酚聚氧乙烯醚混合均勻即得，
4)預乳化單體的合成將佔總重量1/4的水、佔總重量2/3的混合乳化劑、N-羥甲基丙烯醯胺加入反應釜內攪拌均勻，放入混合好的單體丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸和叔十二硫醇，攪拌，使成為均勻乳液備用，
5)乳液合成將保護膠、佔總重量約1/10的水和佔總重量1/3的混合乳化劑加入反應釜內，升溫至82～88℃，加入過硫酸銨、預乳化單體、硫酸銨、碳酸氫鈉，在85～95℃保溫1～1.5hr，降溫至60～70℃加偏亞硫酸鈉，繼續降溫，當溫度為50～55℃時加入氯化石蠟，在溫度為40～45℃加入佔總重量1/2的水，用氨水或磷酸調節pH＝6.0±0.5，加入二氧化矽微乳液和/或水合三氧化二鋁微乳液，攪拌均勻後再補加其餘的水至組合物的總固含量為35～45wt％，過250目網篩出料即得。
5、權利要求1～3所述任意一項木材改性用組合物在木材改性或木材加工中的用途。
6、按照權利要求5所述的用途，其特徵是在人工林材及其它低檔木材的改性處理中的用途。
全文摘要
本發明公開了一種新的木材改性用組合物及其製備方法和用途，該組合物主要由以下原料製成37％甲醛、硼砂、氨水、尿素、三聚氰胺、硼酸、磷酸雙氰胺、高碳烷基季銨鹽、十二烷基硫酸鈉、烷基酚醚磺基琥珀酸酯納鹽、癸基酚聚氧乙烯醚、N－羥甲基丙烯醯胺、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸、叔十二硫醇、過硫酸銨、碳酸氫鈉、偏亞硫酸鈉、含氯量50～60％的氯化石蠟、45％固含量的二氧化矽微乳液和/或40％固含量的水合三氧化二鋁微乳液。經本發明組合物改性後的人工林和低檔木材，除物理力學性能有顯著提高外，還具有優異的阻燃、防蛀、防黴和防腐性能，此外還克服了現有木材防腐劑中普遍含有重金屬離子和其它有毒成分等缺陷。
文檔編號C09K3/00GK1644334SQ20051000765
公開日2005年7月27日 申請日期2005年2月7日 優先權日2005年2月7日
發明者吳子良, 陳萬利 申請人:陳萬利, 吳子良, 楊君, 高中海