木材改性專用改性液及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種木材專用改性液及其制備方法，其含有以下重量份的組分：甲醛240份、尿素180份、工業石蠟30～80份、堿性催化劑3～10份、乳化劑0.1～10份、水30-50份，其中所述甲醛為質量濃度為37%的甲醛水溶液。本發明專利技術木材專用改性液具有粘度低、水溶性優良、儲存穩定性良好等特點，適用于各種樹種的真空加壓浸漬使用，尤其對各種速生材，低檔材比較適用。采用本發明專利技術對速生材進行改性處理后，不僅使木材的尺寸穩定性得到顯著的提高，而且賦予了木材一定的抗水功能，可以將改性后的木材使用于一些較潮濕的環境下長時間而不會發生變形。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種改性液，特別涉及一種木材改性用改性液及其制備方法，屬于林產化工領域。
技術介紹
木材是人類的朋友，是當今公認的四大建材(鋼材、木材、水泥、塑料)中唯一可再 生資源，但是我國又是一個森林資源相對不足的國家，人均森林蓄積量只有世界平均水平 的六分之一。近年來，由于人們的過度采伐，導致世界范圍內的森林資源急劇減少，非洲一 些國家原始森林的破壞，我國天然林面積的急劇下降，更加重了人們的擔心。我國有森林面積1. 337億公頃，森林蓄積量為101. 3億立方米，僅次于俄羅斯、巴 西、加拿大和美國，居世界第五位。但是我國人口眾多，人均森林蓄積量僅為世界平均水平 的八分之一；年人均消費木材只有O. 22立方米，而世界平均水平為O. 65立方米。發達國家 人均消費1. 6立方米，比我國高5倍多，差距是相當大的。按人均計算，我國是一個木材使 用困乏的國家，人均森林面積為世界平均水平的百分之二十二，列世界第134位。然而我國 又是世界上木材及木制品的消耗大國，又是全世界人均占有森林資源最少的國家之一。隨 著國內經濟的穩步發展，人民生活水平的提高，我國木材消耗進一步增加，供求矛盾對進一 步加劇。為了緩解我國木材供需的壓力，國家大力推進速生豐產林的建設，經過這些年來 的不斷努力，也取得了相當的成就。但是，速生豐產林的木材生長迅速，可以緩解我國木材 的供需矛盾，但是木材又存在著材質疏松、易開裂變形和易潮易腐的缺點，嚴重的影響了應 用范圍。如何有效的延長速生材的使用壽命，改善其自身的缺點，對我國建設資源節約型社 會和環境保護具有重要的戰略意義。目前有一些學者對木材改性方面進行了一些研究，但是都存在一個弊端就是改性 之后僅大幅度的提高了基材的密度，但是尺寸穩定性方面表現依然不佳。通過研究發現，要 想解決尺寸穩定性問題，必須解決木材的吸水性問題，而木材吸濕吸水主要是細胞壁纖維 素無定性區和微晶表面上存在大量的極性基(主要是羥基)及纖維表面的電荷對水分子的 吸附作用，所以解決吸水性問題一方面就是將纖維上的羥基與水分子隔離；另一方面就是 將纖維上的羥基反應掉，進行羥基封閉。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種價格低廉、工藝簡單，有效的提高木材的密度、硬度、尺 寸穩定性、抗水性的改性液及其制備方法。為了達到上述目的，本專利技術一種木材改性專用改性液，含有以下重量份的組分甲 醛240份、尿素180份、工業石蠟30 80份、堿性催化劑3 10份、乳化劑O.1 10份、 水30-50份，其中甲醛濃度為37%。優選甲醛240份、尿素180份、工業石蠟30 60份、堿性催化劑3 7份、乳化劑I 8份、水30-40份，其中甲醛濃度為37%。更優選為甲醛240份、尿素180份、工業石蠟40份、堿性催化劑5份、乳化劑7份、 水30份、其中甲醛濃度為37%本專利技術木材專用改性液，所述的工業石蠟選自精煉石蠟、半精煉石蠟、粗石蠟、液 體石蠟、聚乙烯蠟中的一種或幾種的組合，更優選為半精煉石蠟；所述堿性催化劑可以是任 意本領域常用的堿性催化劑，優選碳酸鈉、醋酸鈉、叔丁醇鉀、檸檬酸鈉中的任意一種或幾 種，更優選為檸檬酸鈉。本專利技術木材專用改性液，所述的乳化劑選自硬脂酸、三乙醇胺、吐溫-60 (Tween-60)、吐溫-80 (Tween-80)>Span-60 (失水山梨醇棕櫚酸單酯-60)、Span_80 (失水 山梨醇棕櫚酸單酯-80)中的一種或他們的組合。本專利技術木材專用改性液，所述的水為去離子水，加入量為石蠟重量的O. 5 I倍， 更優化為O. 7倍。本專利技術木材專用改性液，其制備方法如下I)在反應釜I中加入甲醛，用30% (質量濃度)的碳酸鈉溶液調節pH=8 10 ；2)加入尿素重量的3/5,然后將爸溫升至80°C保溫2h ；3)加入堿性催化劑,攪拌5min,然后加入剩下的尿素,攪拌30min后用40% (質量 濃度)硫酸調節pH=7 9，然后將合成的樹脂保溫在90°C的水浴中，保持以200 700r/min 速度勻速攪拌；4)將石蠟與乳化劑加入反應釜2中，60°C加熱融化，然后升溫至90°C，同時開始攪 拌，調節攪拌速度為200 700r/min，保溫攪拌IOmin ；5)加入90°C的水，勻速攪拌IOmin ；6)用40% (質量濃度)的氫氧化鈉溶液調節pH=7 11，勻速攪拌lOmin，然后將該 乳液加入到反應釜I中(即步驟3得到的保溫的樹脂中)，繼續勻速攪拌30min ；7)用40%硫酸調節pH=7. O 10. 5，降溫至40°C出料。優選地，上述步驟3)中用40%硫酸調節pH值7. O 8. O,更優選為7. O 7. 5;上述步驟4)所述調節攪拌速度為200 500r/min,更優選為300r/min;上述步驟6)中所述用40%的氫氧化鈉溶液調節pH為8 10，更優選為8. 5 9. 5。上述步驟7)中所述的用硫酸溶液調節反應液的酸堿性,調節pH=7. O 7. 5。本專利技術的木材專用改性液，其中各組分的選擇以及各組分重量比，是在長期生產 經驗的基礎上結合無數次試驗調整篩選優化配方得到的較佳范圍值，具有粘度低、水溶性 優良、儲存穩定性良好等特點。改性液制備過程中先合成小分子的脲醛樹脂預聚物，然后利 用乳化劑將熔融的石蠟溶解與脲醛樹脂膠中，將小分子石蠟均勻的分散在脲醛樹脂之間， 然后用改性液將木材改性之后，再在加熱條件下使脲醛樹脂膠固化。一方面改性液中的部 分羥甲基可以與纖維素上的羥基發生醚化反應，封閉羥基，另一方面樹脂固化后在基材的 細胞內及毛細導管內形成堅硬的空間網狀的體形結構。而于此同時小分子的石蠟又填充在 膠的縫隙當中，降低了木材的毛細管作用，阻止了大量水的進入，保證木材中纖維的干燥狀 態，提高了木材的尺寸穩定性，同時也提高了木材的密度和硬度。除此之外，木材中加入部 分石蠟，由于石蠟在達到一定溫度之后呈油狀物，可以滋潤木纖維，這樣當木材在高溫狀態下干燥時可以避免木材因水分流失太快應力太大而發生內裂，提高出材率。本專利技術木材改性專用改性液主要由一種低分子量的改性脲醛樹脂組成，具有粘度 低、水溶性優良、儲存穩定性良好等特點，適用于各種樹種的真空加壓浸潰使用，尤其對各 種速生材，低檔材比較適用。采用本專利技術的改性液對速生材進行改性處理后，不僅使木材的 尺寸穩定性得到顯著的提高，而且賦予了木材一定的抗水功能，可以將改性后的木材使用 于一些較潮濕的環境下長時間而不會發生變形。具體實施方式以下結合實施例和試驗數據，對本專利技術上述的和另外的技術特征和優點作更詳細 的說明。實施例1準確稱量以下重量的原料組分甲醛240g、尿素180g、半精煉石蠟40g、檸檬酸鈉 5g、硬脂酸7g、水30g，其中甲醛濃度為37%。在反應釜I中加入上述甲醛溶液，用30%的碳酸鈉溶液調節pH=8. O ;加入尿素重 量的3/5即108g，然后將釜溫升至80°C保溫2h ;加入堿性催化劑檸檬酸鈉，攪拌5min，然 后加入剩下的尿素，攪拌30min后用40%硫酸調節pH=7. 5，然后將合成的樹脂保溫在90°C 的水浴中，保持以200 700r/min速度勻速攪拌，備用；將石蠟與乳化劑硬脂酸加入反應 釜2中，60°C加熱融化，然后升溫至90°C，同時開始攪拌，調節攪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種木材專用改性液，其特征在于，含有以下重量份的組分：甲醛240份、尿素180份、工業石蠟30～80份、堿性催化劑3～10份、乳化劑0.1～10份、水30?50份，其中所述甲醛為質量濃度為37%的甲醛水溶液。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷得定，毛彥杰，郝丙業，
申請(專利權)人：永港偉方北京科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：