木材專用改性劑及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種木材專用改性劑及其制備方法，含有以下重量份的組分：甲醛500～800份、尿素20份、酚類化合物200～400份、有機硅150～300份、堿性催化劑5～30份，助劑10～50份，其中所述甲醛為質量濃度為35%～37%的水溶液。本發明專利技術木材專用改性劑主要由一種低分子量的改性酚醛樹脂組成，其特點是粘度低、水溶性好、儲存穩定性好、合成工藝簡單、甲醛釋放量低，適用于各種樹種的改性，尤其是對速生材的改性，經濟價值較高。而且用該改性劑對木材進行處理之后，基材的密度、尺寸穩定性、硬度、抗水性、抗腐蝕性均有大幅度的提高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種改性劑，特別是涉及一種用于木材改性的改性劑及其制備方法。
技術介紹
木材是當今社會公認的四大建材中唯一可再生的建材資源，它幾乎出現在各行各業中。從遠古時代的猿人棲樹而息到鉆木取火，再到現代的家居作業，人類從未離開過木材，可以說人類的發展也是伴隨著木材進行的。隨著人類文明的發展，無論是造紙業、家具業、包裝業、汽車行業等等各種行業都離不開木制品的身影。木材的消耗量越來越大，我國也由一個森林儲量大國變成了一個木材進口大國，而且國內木材需求缺口日益增大。為了緩解這種供需矛盾，國家提出了速生豐產林建設的計劃，但是隨著速生豐產林面積的增加，國內木材缺口應該縮小，但是經過調查 發現效果并沒有像預想的那么湊效，究其原因主要是因為速生林的材質不理想，易發生變形、密度低，而且硬度不高，只能使用在一些對材質要求較低的行業。所以只有將速生材進行優化，提高其性能，這樣才能緩解目前的供需難題。木材優化已經有幾千年的歷史了，最早可以追溯到5200年前，北歐的薩米族人就通過熱處理引發木材內部化學反應來提高木材的尺寸穩定性。而從埃及出土的公元前2500年到3000年的凳子有些部分就經過化學處理，埃及出土的公元前1900年的壁畫上就展示當時人們將弓弩的木料進行化學處理。十一世紀維京造船匠也通過化學方法處理造船的木料，提高其抗水性和尺寸穩定性。所以說木材優化由來已久，也許許多處理工藝已經失傳，但是通過查閱文獻發現目前優化木材主要有兩種方法一是通過物理方法處理，例如將木材高溫碳化,通過改變木材內部組成以提高其尺寸穩定性,或者將木材壓縮,通過提高木材密實度以提高其穩定性；二是通過化學改性處理，例如用化學原料將木材中的羥基封閉以提高其穩定性，或者向木材中填充高分子物質來抑制其尺寸變化。隨著科技的發展，許多專家借助先進儀器研究發現，造成木材易變形的主要原因是由于木材屬于多孔性物質。內部存在大量的毛細管孔道，對水具有極強的毛細管作用力，而且木材細胞壁上又存在大量的由半纖維素組成的無定形區和結晶區。這些區域都存在大量裸露的極性集團——主要是羥基，當水在毛細管的吸引力作用下進入木材內部，大量水分子與羥基結合造成木材細胞發生形變，從而引起木材尺寸穩定性的變化。所以要想解決木材尺寸穩定性的問題主要還是賦予木材一定的抗水性，而要解決木材的硬度則要將一些剛性的物質充入木材中，所以解決速生材的關鍵就是將一些既有剛性又可以賦予木材抗水性的物質充入木材中，只有這樣，速生材的使用范圍才能擴大。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種價格適中、工藝簡單、甲醛釋放量低、改性效果明顯的木材用改性劑及其制備方法。為了達到上述目的，本專利技術一種木材專用改性劑，含有以下重量份的組分甲醛500 800份、尿素20份、酚類化合物200 400份、有機硅150 300份、堿性催化劑5 30份，助劑10 50份，其中所述甲醛為質量濃度為35% 37%的甲醛水溶液。優選為甲醛600 800份、尿素20份、酚類化合物200 300份、有機硅200 300份、堿性催化劑10 20份，助劑20 30份，其中所述甲醛為質量濃度為35% 37%的甲醛水溶液；更優選為甲醛720份、尿素20份、酚類化合物250份、有機硅200份、堿性催化劑15份、助劑20份，其中所述甲醛為質量濃度為35% 37%的甲醛水溶液。本專利技術的酚類化合物選自苯酚、烷基酚或芳香基酚，優選為苯酚、甲基苯酚、二甲基苯酚、羥甲基苯酚、雙酚A，更優選為苯酚、對二甲基苯酚、羥甲基苯酚。本專利技術所述的有機硅化合物選自正硅酸乙酯、烷基硅醇、端羥基硅氧烷、苯基烷氧基娃燒、_■甲基環娃氧燒、甲基二甲氧基娃燒，優選為燒基娃醇、端輕基娃氧燒、_■甲基環娃氧烷，更優選為羥甲基硅氧烷、甲基硅醇、乙基硅醇、丙基硅醇、六甲基環三硅氧烷、甲基硅·油。本專利技術所述的堿性催化劑可以是任意本領域常用的堿性催化劑，優選選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化銨、氫氧化鈣、乙二胺、二乙胺，更優選為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣。本專利技術所述的助劑選自氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、氯化鎂、氯化鋇、氯化鋁，優選為氯化鉀、氯化銨、氯化鋇、氯化鋁，更有選為氯化鋇、氯化鋁。本專利技術還涉及上述木材專用改性劑的制備方法，其合成工藝如下將融化的酚類化合物加入到反應釜中，開動攪拌，再加入1/3重量的甲醛，同時緩慢加入1/2重量的堿性催化劑，然后將釜溫升至45°C 50°C后停止加熱，此時釜溫繼續上升，控制釜溫不超過60°C，升溫結束后在50°C保溫lh，保溫結束后加入剩余的甲醛和有機硅，并緩慢加入剩余的堿性催化劑，然后將釜溫升至85°C 90°C，保溫lh，保溫結束后加入尿素和助劑，保溫攪拌30分鐘后降溫至30°C，得紅棕色黏稠液體。本專利技術的木材專用改性劑，其中各組分的選擇以及各組分重量比，是經過查閱文獻和長期試驗得出的較佳范圍值。改性劑制備過程中首先是合成一羥甲基苯酚和二羥甲基苯酚，然后再聚合成小分子的羥甲基預聚物，然后再在催化劑作用下將有機硅引入到苯酚環上。抑制有機硅的強滲透性和流失性，提高原料的使用率和效果耐久性。當改性劑固化后，酚類化合物如苯酚會在木材細胞壁的無定形區形成支架作用，抑制其發生變形。同時細胞外部的毛細管壁上也會覆蓋一層固化膜，并且有機硅的有機端會在毛細管內均勻排列，形成一層疏水膜，抑制毛細管對水的吸附作用，而且固化后的苯酚呈體型結構，有機硅端穿插其中，硅羥基在一定條件下與纖維素和半纖維素上的羥基發生脫水反應，減少了木材中的吸水集團，提高了木材的抗水性。再者酚醛膠固化后呈不溶的剛性結構，既提高了木材密度又增加了硬度。本專利技術木材專用改性劑的特點是粘度低、水溶性好、儲存穩定性好、合成工藝簡單、甲醛釋放量低，適用于各種樹種的改性，尤其是對速生材的改性，經濟價值較高。而且用該改性劑對木材進行處理之后，基材的密度、尺寸穩定性、硬度、抗水性、抗腐蝕性均有大幅度的提高。具體實施例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I準確稱量以下重量的原料組分質量濃度為35%的甲醛水溶液720份、尿素20份、苯酚250份、甲基硅醇200份、氫氧化鈉15份、氯化鋇20份。將融化的苯酚加入到反應釜中，開動攪拌，再加入1/3重量的甲醛水溶液，同時緩慢加入1/2重量的堿性催化劑氫氧化鈉，然后將釜溫升至45°C 50°C后停止加熱，此時釜 溫繼續上升，控制釜溫不超過60°C，升溫結束后在50°C保溫lh，保溫結束后加入有機硅和剩余的甲醛溶液，并緩慢加入剩余的堿性催化劑，然后將釜溫升至85°C 90°C，保溫lh，加入尿素和助劑，保溫攪拌30分鐘后降溫至30°C，得紅棕色黏稠液體，即為本專利技術的木材改性劑。實施例2準確稱量以下重量的原料組分質量濃度為36%的甲醛水溶液350份、尿素10份、二甲酚130份、甲基硅醇110份、氫氧化鋇10份、氯化鋇10份。將融化的苯酚加入到反應釜中，開動攪拌，再加入1/3重量的甲醛水溶液，同時緩慢加入1/2重量的堿性催化劑氫氧化鋇，然后將釜溫升至45°C 50°C后停止加熱，此時釜溫繼續上升，控制釜溫不超過60°C，升溫結束后在50°C保溫lh，保溫結束后加入剩余的甲醛溶液和有機硅，并緩慢加入剩余的堿性催化劑，然后將釜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種木材專用改性劑，其特征在于，含有以下重量份的組分：甲醛500～800份、尿素20份、酚類化合物200～400份、有機硅150～300份、堿性催化劑5～30份，助劑10～50份，其中所述甲醛為質量濃度為35%～37%的水溶液。

【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：