矽溶膠改性楊木纖維的方法

2023-11-02 07:55:42 2

專利名稱：矽溶膠改性楊木纖維的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種矽溶膠改性楊木纖維的方法，屬於楊木纖維/納米複合材料
技術領域。
背景技術：
植物纖維是一種親水性材料，由植物纖維製成的未經防水處理的木質複合材料具 有很大的吸溼性和吸水性，製品的尺寸穩定性差。板材吸水後即發生變形、降低強度、增加 傳熱、導電性，易腐朽，影響材料的使用範圍和使用壽命。此外，木材是一種易燃材料，用其 製成的木質複合材料也存在這一致命缺陷，因此限制了木質複合材料的使用範圍。迄今，木 材工業界眾多科研人員對木質複合材料改性做了大量的研究工作，以期提高材料的尺寸穩 定性、防腐性和阻燃性，增加木質複合材料的附加值。 目前，對木質複合材料的防水、防腐和阻燃處理的主要方法是通過施加防水劑、防 腐劑和阻燃劑來實現的。這種方法特點是宏觀混合、填充或塗敷，存在著易流失的缺陷，這 是影響其使用效果的最主要問題。 以溶膠-凝膠技術製備納米複合材料已有十幾年的歷史，國內外已有很多關於利 用溶膠-凝膠法製備木材/無機納米複合材料的研究。日本的S. Saka，K. Ogiso，H. Miyafuji 以及國內的王西成、李堅等採用溶膠_凝膠法製備的木材/無機納米複合材料具有良好的 尺寸穩定性。但是木纖維溶膠_凝膠改性還未見報導。

發明內容
本發明提出的是一種矽溶膠改性楊木纖維的方法，並以改性楊木纖維為原料壓制
了纖維板，其目的旨在解決木質複合材料尺寸穩定性差、易腐朽、易燃等問題。
本發明的技術解決方案矽溶膠改性楊木纖維的方法，其特徵是該方法包括如下
工藝步驟 —、楊木纖維製備將原材料楊木去皮、削片後，經預熱蒸煮，送入熱磨機中加工成 纖維，然後經乾燥至含水率為2 3% ; 二、矽溶膠製備正矽酸乙酯(TE0S)，無水乙醇(EtOH)，水(H20)按照 1 : 10 : 30 100的摩爾比加入錐形瓶中，以0. lmol.L-l鹽酸作為催化劑，摩爾比正矽酸 乙酯(TE0S)/鹽酸(HC1) = 1 : 0.015，室溫下，劇烈攪拌1小時得到透明的溶膠，用於木纖 維的處理； 三、楊木纖維改性楊木纖維在索氏提取器中先後用丙酮、自來水各抽提20 26 小時並於IO(TC乾燥至恆重，然後將處理過的楊木纖維放入自製處理罐中抽真空並保持真 空度0. 097MPa， 20 30分鐘後，加入矽溶膠(每100g楊木纖維加入1500 1800ml矽溶 膠)並繼續保持負壓5 10min，然後解除罐內負壓，通過減壓過濾得到纖維，在室溫下放置 15 25小時後，用乙醇洗並過濾，於70 103t:烘乾至恆重，即得到矽溶膠改性的楊木纖 維；
四、中密度纖維板壓制改性楊木中密度纖維板設定密度為0. 8g/cm3，板面尺寸 為25cmX25cmX4mm，製備步驟如下施脲醛樹脂膠，施膠量為絕幹纖維重的12% ;鋪裝；熱 壓，熱壓溫度17(TC，熱壓時間30s/mm，熱壓壓力3. 5MPa ;冷卻。 本發明的優點以木纖維為研究對象，以正矽酸乙酯為起始物，以鹽酸為催化劑， 以獨特的配比關係製備溶膠。將溶膠-凝膠技術用於改性楊木纖維，提出了獨特的優化工 藝。本專利提出的楊木纖維的改性是從細胞/納米水平上對材料的結構進行改變，為從根 本上解決木質複合材料尺寸穩定性差、易腐朽、易燃等問題提供了一條新思路。
具體實施方式

實施例1 1.楊木纖維製備將原材料楊木去皮、削片後，經預熱蒸煮，送入熱磨機中加工成 纖維，然後經乾燥至含水率為2 3%。 2、矽溶膠製備正矽酸乙酯(TEOS)，無水乙醇(EtOH)，水(H20)按照1 : 10 : 50 的摩爾比加入錐形瓶中，以0. lmol. L-1鹽酸作為催化劑(摩爾比TE0S/HC1 = 1:0. 015)， 室溫下，劇烈攪拌1小時得到透明的溶膠，用於木纖維的處理。 3、楊木纖維改性楊木纖維在索氏提取器中先後用丙酮、自來水各抽提24小時並 於IO(TC乾燥至恆重。然後將處理過的楊木纖維放入自製處理罐中抽真空並保持真空度 0. 097MPa， 25分鐘後，加入矽溶膠(每100g楊木纖維加入1800ml矽溶膠)並繼續保持負壓 8min。其後解除罐內負壓，通過減壓過濾得到纖維。在室溫下放置20小時後，用乙醇洗並 過濾，於85t:烘乾至恆重，即得到矽溶膠改性的楊木纖維。
4、中密度纖維板壓制 改性楊木中密度纖維板設定密度為0. 8g/cm3，板面尺寸為25cmX25cmX4mm。制
備步驟如下施脲醛樹脂膠，施膠量為絕幹纖維重的12% ;鋪裝；熱壓(熱壓溫度17(TC，熱
壓時間30s/mm，熱壓壓力3. 5MPa ;冷卻。 中密度纖維板性能內結合強度1. 31MPa，靜曲強度24. lMPa，吸水厚度膨脹率 18. 1%，氧指數28. 8%。
實施例2 1.楊木纖維製備將原材料楊木去皮、削片後，經預熱蒸煮，送入熱磨機中加工成 纖維，然後經乾燥至含水率為2 3% 2、矽溶膠製備正矽酸乙酯(TEOS)，無水乙醇(EtOH)，水(H20)按照1 : 10 : 100 的摩爾比加入錐形瓶中，以0. lmol. L-1鹽酸作為催化劑(摩爾比TE0S/HC1 = 1:0. 015)， 室溫下，劇烈攪拌1小時得到透明的溶膠，用於木纖維的處理。 3、楊木纖維改性楊木纖維在索氏提取器中先後用丙酮、自來水各抽提26小時並 於IO(TC乾燥至恆重。然後將處理過的楊木纖維放入自製處理罐中抽真空並保持真空度 0. 097Mpa，20分鐘後，加入矽溶膠(每100g楊木纖維加入1500ml矽溶膠)並繼續保持負壓 5min。其後解除罐內負壓，通過減壓過濾得到纖維。在室溫下放置15小時後，用乙醇洗並 過濾，於103t:烘乾至恆重，即得到矽溶膠改性的楊木纖維。
4、中密度纖維板壓制 改性楊木中密度纖維板設定密度為0. 8g/cm3，板面尺寸為25cmX 25cmX4mm。製備步驟如下施膠(施膠量為絕幹纖維重的12% );鋪裝；熱壓(熱壓溫度17(TC，熱壓時間
30s/mm，熱壓壓力3. 5MPa ;冷卻。 中密度纖維板性能內結合強度0. 83MPa，靜曲強度33. 8MPa，吸水厚度膨脹率 21. 0%，氧指數28. 1% .
實施例3 1、楊木纖維製備將原材料楊木去皮、削片後，經預熱蒸煮，送入熱磨機中加工成 纖維，然後經乾燥至含水率為2 3% 2、矽溶膠製備正矽酸乙酯(TEOS)，無水乙醇(EtOH)，水(H20)按照1 : 10 : 30 的摩爾比加入錐形瓶中，以0. lmol. L-1鹽酸作為催化劑(摩爾比TE0S/HC1 = 1:0. 015)， 室溫下，劇烈攪拌1小時得到透明的溶膠，用於木纖維的處理。 3、楊木纖維改性楊木纖維在索氏提取器中先後用丙酮、自來水各抽提20小時並 於IO(TC乾燥至恆重。然後將處理過的楊木纖維放入自製處理罐中抽真空並保持真空度 0. 097Mpa， 30分鐘後，加入矽溶膠(每100g楊木纖維加入1600ml矽溶膠)並繼續保持負壓 10min。其後解除罐內負壓，通過減壓過濾得到纖維。在室溫下放置25小時後，用乙醇洗並 過濾，於7(TC烘乾至恆重，即得到矽溶膠改性的楊木纖維。
4、中密度纖維板壓制 改性楊木中密度纖維板設定密度為0. 8g/cm3，板面尺寸為25cmX25cmX4mm。制
備步驟如下施膠(施膠量為絕幹纖維重的12% );鋪裝；熱壓(熱壓溫度17(TC，熱壓時間
30s/mm，熱壓壓力3. 5MPa);冷卻。 中密度纖維板性能內結合強度1.43MPa，靜曲強度23.0MPa，吸水厚度膨脹率 15. 2%，氧指數30. 7%。
權利要求
矽溶膠改性楊木纖維的方法，其特徵是該方法包括如下工藝步驟一、楊木纖維製備將原材料楊木去皮、削片後，經預熱蒸煮，送入熱磨機中加工成纖維，然後經乾燥至含水率為2～3％；二、矽溶膠製備正矽酸乙酯(TEOS)，無水乙醇(EtOH)，水(H2O)按照1∶10∶30～100的摩爾比加入錐形瓶中，以0.1mol.L-1鹽酸作為催化劑，摩爾比正矽酸乙酯(TEOS)/鹽酸(HCl)＝1∶0.015，室溫下，劇烈攪拌1小時得到透明的溶膠，用於木纖維的處理；三、楊木纖維改性楊木纖維在索氏提取器中先後用丙酮、自來水各抽提20～26小時並於100℃乾燥至恆重，然後將處理過的楊木纖維放入自製處理罐中抽真空並保持真空度0.097MPa，20～30分鐘後，加入矽溶膠，每100g楊木纖維加入1500～1800ml矽溶膠，並繼續保持負壓5～10min，然後解除罐內負壓，通過減壓過濾得到纖維，在室溫下放置15～25小時後，用乙醇洗並過濾，於70～103℃烘乾至恆重，即得到矽溶膠改性的楊木纖維；四、中密度纖維板壓制改性楊木中密度纖維板設定密度為0.8g/cm3，板面尺寸為25cm×25cm×4mm，製備步驟如下施脲醛樹脂膠，施膠量為絕幹纖維重的12％；鋪裝；熱壓，熱壓溫度170℃，熱壓時間30s/mm，熱壓壓力3.5MPa；冷卻。
全文摘要
本發明涉及的是一種矽溶膠改性楊木纖維的方法。包括工藝步驟楊木纖維製備；矽溶膠製備；楊木纖維改性；中密度纖維板壓制。本發明的優點以木纖維為研究對象，以正矽酸乙酯為起始物，以鹽酸為催化劑，以獨特的配比關係製備溶膠。將溶膠-凝膠技術用於改性楊木纖維，提出了獨特的優化工藝。本專利提出的楊木纖維的改性是從細胞/納米水平上對材料的結構進行改變，為從根本上解決木質複合材料尺寸穩定性差、易腐朽、易燃等問題提供了一條新思路。
文檔編號B27N3/08GK101758539SQ20101001827
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者周曉燕, 姜維娜, 徐莉, 曹文靜, 楊星 申請人:南京林業大學