一種木材改性的方法與流程
2023-06-29 23:27:46 1
本發明涉及木材加工領域，更具體的說是涉及一種木材改性的方法。
背景技術：
木材是能夠次級生長的植物，如喬木和灌木，所形成的木質化組織。這些植物在初生生長結束後，根莖中的維管形成層開始活動，向外發展出韌皮，向內發展出木材。木材是維管形成層向內的發展出植物組織的統稱，包括木質部和薄壁射線。木材對於人類生活起著很大的支持作用。根據木材不同的性質特徵，人們將它們用於不同途徑。
現有技術中，木材本身具有較好的拉伸強度和壓縮強度，但是在長期載荷的作用下，其本身的拉伸強度和壓縮強度都會，有損失，特別是在長時間在陽光照射下，會導致強度損失加劇。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種長期載荷條件下強度損失較少的木材改性的方法。
為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：
一種木材改性的方法，
步驟一：將木材切割成厚度小於5cm的板材；
步驟二：將木材板材在50～80℃條件下烘乾10～20小時；
步驟三：將木材浸泡在質量濃度為20％的複合疏鬆劑的水溶液中10～20小時；
步驟四：將疏鬆後的木材，放入到密閉的浸泡罐中，加入改性劑水溶液，其中改性劑的質量濃度為20～40％，升溫至60～80℃，浸泡時間為10～20小時，其中所述改性劑包括下述重量份組成：
納米二氧化矽溶膠：100份
2-氨基-2-(2-氯苯基)環己酮鹽酸鹽：5份
3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷：5份
甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷：2份
2-氟-5-羥基苯硼酸頻那醇酯：3份；
步驟五：靜置冷卻至室溫，排出改性液，清理木材表面改性液，烘乾。
作為本發明的進一步改進，
所述複合疏鬆劑包括下述重量份組成：
碳酸氫鈉：30份
酒石酸氫鉀：10份
磷酸鈣：5份
硫酸鋁鉀：5份
澱粉：25份。
作為本發明的進一步改進，
所述步驟四中，先將木材直接放入密閉容浸泡罐中抽真空，真空度為-0.1mpa，靜置30～60min，之後再加入改性劑水溶液，淹沒整個木材，加壓至1mpa浸泡。作為本發明的進一步改進，
所述步驟五中，先解除壓力，排出改性液後對木材進行水洗，自然風乾後再放入烘箱烘乾。
作為本發明的進一步改進，
所述步驟五中烘乾溫度為90～120℃，烘乾時間為12小時。
作為本發明的進一步改進，
所述改性劑溶液的製備方法為將納米二氧化矽溶膠、與溶膠等重的水混合加入到攪拌機中，攪拌速度為6000轉每分鐘，再加入其餘成分物質，升溫至80℃，攪拌30分鐘，之後自然冷卻，降低攪拌速度至100轉每分鐘，攪拌2小時得到改性劑溶液。
本發明的有益效果，首先將木材進行切割成型後，先浸泡在複合疏鬆劑中，通過複合疏鬆劑的加入，可以在浸泡木材的過程中，產生氣泡，氣泡可以用來疏通木材的內部，能夠使得後期改性劑水溶液能夠更好地滲入到其中，之後通過加入改性劑水溶液，能夠提高整體木材在長期受力情況下的力學強度。其中改性劑選用納米二氧化矽溶膠、2-氨基-2-(2-氯苯基)環己酮鹽酸鹽、3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷、甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷、2-氟-5-羥基苯硼酸頻那醇酯的混合物，通過上述成分的復配，在密閉浸泡罐中逐漸滲入到木材的內部，填充到木材的間隙中，之後在一定溫度下浸泡，使得其中的成分與木材分子結合，使得木材分子間形成相互聯結的鏈段結構，從而保證了在長期受壓下仍然具有較好的力學強度，同時，由於2-氨基-2-(2-氯苯基)環己酮鹽酸鹽、3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷、甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷、2-氟-5-羥基苯硼酸頻那醇酯的復配使用，起到了協同效果，使得在長期太陽光曝曬的情況下仍然具有較好的長期受壓能力。
另外，在複合疏鬆劑的選擇上，優先選用碳酸氫鈉、酒石酸氫鉀、磷酸鈣、硫酸鋁鉀、澱粉的復配方式，使得複合疏鬆劑水溶液，能夠深入到木材內部，從而使得氣泡可以在木材內部生產，同時，可以很好控制產氣量，不會因為產氣量過大造成木材內部結構的損壞。
具體實施方式
下面將結合所給出的實施例對本發明做進一步的詳述。
實施例一：
一種木材改性的方法，
步驟一：將木材切割成厚度小於5cm的板材；
步驟二：將木材板材在50～80℃條件下烘乾10～20小時；
步驟三：將木材浸泡在質量濃度為20％的複合疏鬆劑的水溶液中10～20小時；
步驟四：將疏鬆後的木材，放入到密閉的浸泡罐中，加入改性劑水溶液，其中改性劑的質量濃度為20～40％，再加入其餘成分物質，升溫至60～80℃，浸泡時間為10～20小時，其中所述改性劑包括下述重量份組成：
納米二氧化矽溶膠：100份
2-氨基-2-(2-氯苯基)環己酮鹽酸鹽：5份
3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷：5份
甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷：2份
2-氟-5-羥基苯硼酸頻那醇酯：3份；
步驟五：靜置冷卻至室溫，排出改性液，清理木材表面改性液，烘乾。
所述複合疏鬆劑包括下述重量份組成：
碳酸氫鈉：30份
酒石酸氫鉀：10份
磷酸鈣：5份
硫酸鋁鉀：5份
澱粉：25份。
所述步驟四中，先將木材直接放入密閉容浸泡罐中抽真空，真空度為-0.1mpa，靜置30～60min，之後再加入改性劑水溶液，淹沒整個木材，加壓至1mpa浸泡。所述步驟五中，先解除壓力，排出改性液後對木材進行水洗，自然風乾後再放入烘箱烘乾。
所述步驟五中烘乾溫度為90～120℃，烘乾時間為12小時。
所述改性劑溶液的製備方法為將納米二氧化矽溶膠、與溶膠等重的水混合加入到攪拌機中，攪拌速度為6000轉每分鐘，升溫至80℃，攪拌30分鐘，之後自然冷卻，降低攪拌速度至100轉每分鐘，攪拌2小時得到改性劑溶液。
對比例一：
一種木材改性的方法，
步驟一：將木材切割成厚度小於5cm的板材；
步驟二：將木材板材在50～80℃條件下烘乾10～20小時；
步驟三：將木材浸泡在水中10～20小時；
步驟四：將疏鬆後的木材，放入到密閉的浸泡罐中，加入改性劑水溶液，其中改性劑的質量濃度為20～40％，升溫至60～80℃，浸泡時間為10～20小時，其中所述改性劑為納米二氧化矽溶膠
步驟五：靜置冷卻至室溫，排出改性液，清理木材表面改性液，烘乾。
所述複合疏鬆劑包括下述重量份組成：
碳酸氫鈉：30份
澱粉：25份。
所述步驟四中，先將木材直接放入密閉容浸泡罐中抽真空，真空度為-0.1mpa，靜置30～60min，之後再加入改性劑水溶液，淹沒整個木材，加壓至1mpa浸泡。所述步驟五中，先解除壓力，排出改性液後對木材進行水洗，自然風乾後再放入烘箱烘乾。
所述步驟五中烘乾溫度為90～120℃，烘乾時間為12小時。
對比例二：
一種木材改性的方法，
步驟一：將木材切割成厚度小於5cm的板材；
步驟二：將木材板材在50～80℃條件下烘乾10～20小時；
步驟三：將木材浸泡在水中10～20小時；
步驟四：將疏鬆後的木材，放入到密閉的浸泡罐中，加入改性劑水溶液，其中改性劑的質量濃度為20～40％，再加入其餘成分物質，升溫至60～80℃，浸泡時間為10～20小時，其中所述改性劑包括下述重量份組成：
納米二氧化矽溶膠：100份
3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷：5份
甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷：2份
步驟五：靜置冷卻至室溫，排出改性液，清理木材表面改性液，烘乾。
所述步驟四中，先將木材直接放入密閉容浸泡罐中抽真空，真空度為-0.1mpa，靜置30～60min，之後再加入改性劑水溶液，淹沒整個木材，加壓至1mpa浸泡。所述步驟五中，先解除壓力，排出改性液後對木材進行水洗，自然風乾後再放入烘箱烘乾。
所述步驟五中烘乾溫度為90～120℃，烘乾時間為12小時。
所述改性劑溶液的製備方法為將納米二氧化矽溶膠、與溶膠等重的水混合加入到攪拌機中，攪拌速度為6000轉每分鐘，升溫至80℃，攪拌30分鐘，之後自然冷卻，降低攪拌速度至100轉每分鐘，攪拌2小時得到改性劑溶液。
對比例三：
直接採用原木。
上述實施例和對比例均採用針葉樹材，在長期受力和紫外燈照射情況下的拉伸強度和壓縮強度，並計算其強度損失情況。
實施例一在正常情況下測試：
對比例一在正常情況下測試：
對比例二在正常情況下測試：
對比例三在正常情況下測試：
實施例一在紫外燈照射24小時候情況下測試：
對比例一在紫外燈照射24小時候情況下測試：
對比例二在紫外燈照射24小時候情況下測試：
對比例三在紫外燈照射24小時候情況下測試：
本發明的有益效果，首先將木材進行切割成型後，先浸泡在複合疏鬆劑中，通過複合疏鬆劑的加入，可以在浸泡木材的過程中，產生氣泡，氣泡可以用來疏通木材的內部，能夠使得後期改性劑水溶液能夠更好地滲入到其中，之後通過加入改性劑水溶液，能夠提高整體木材在長期受力情況下的力學強度。其中改性劑選用納米二氧化矽溶膠、2-氨基-2-(2-氯苯基)環己酮鹽酸鹽、3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷、甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷、2-氟-5-羥基苯硼酸頻那醇酯的混合物，通過上述成分的復配，在密閉浸泡罐中逐漸滲入到木材的內部，填充到木材的間隙中，之後在一定溫度下浸泡，使得其中的成分與木材分子結合，使得木材分子間形成相互聯結的鏈段結構，從而保證了在長期受壓下仍然具有較好的力學強度，同時，由於2-氨基-2-(2-氯苯基)環己酮鹽酸鹽、3-氨基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷、甲基三(2-亞丁基氨氧基)矽烷、2-氟-5-羥基苯硼酸頻那醇酯的復配使用，起到了協同效果，使得在長期太陽光曝曬的情況下仍然具有較好的長期受壓能力。
另外，在複合疏鬆劑的選擇上，優先選用碳酸氫鈉、酒石酸氫鉀、磷酸鈣、硫酸鋁鉀、澱粉的復配方式，使得複合疏鬆劑水溶液，能夠深入到木材內部，從而使得氣泡可以在木材內部生產，同時，可以很好控制產氣量，不會因為產氣量過大造成木材內部結構的損壞。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。