CN101352860A - 合成树脂浸渍木材改性的工艺方法 - Google Patents

合成树脂浸渍木材改性的工艺方法 Download PDF

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张兆群
孙殿樑
李欣
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Abstract

一种合成树脂浸渍木材改性的工艺方法，包括：1.浸渍液制备：苯酚在42～45℃下加入液碱，在65～80℃下，陆续加入甲醛，在70～85℃保持3～4h，降温到25℃以下出料；2.浸渍：将木材加入高压釜中，在0.050～0.085MPa下抽真空20～30min，抽入浸渍液工作液，在0.7～0.9MPa下加压50～60min；3.固化：将木材放入烘箱，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘3～4h。由于本发明的浸渍液，在合成工艺上缩短了反应时间，提高生产效率，产品质量稳定，具有较好的增强性和加工性。在浸渍工艺上采用先减压后加压方法，使合成树脂渗入量达到一个稳定的量，解决了因吸入树脂量不同而造成改性木材的质量差异。木材在90～95℃固化比100～105℃固化，破坏载荷、抗弯强度增加，术材不发脆，加工性好。

Description

合成树脂浸渍木材改性的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种木材化学处理方法，具体说涉及木材以酚醛树脂溶液浸渍的处理方法。
背景技术
随着社会的发展，木材的耗用量逐年增加，而可供资源逐年减少，在木材资源中有些品种质量较差，密度小，强度低，发脆，并且极易腐烂，难以用做工业用途木材，对于这种木材通常采用树脂浸渍方法，增加密度，提高强度和抗腐性。
目前木材树脂浸渍主要是采用酚醛树脂溶液，原工艺为两段加料，加碱后搅拌一定时间再升温，并经两段保温，反应时间长，生产效率低，出料温度高，出料后树脂继续反应，影响浸渍液稳定性。
木材改性中，树脂进入量的多少，不仅影响改性后木材的物理特性，又影响生产成本，所以必须根据用途不同，适当控制树脂的进入量。通常是用浸渍液的含树脂量来调节，但由于树脂的溶解度及溶液粘度的限制，往往得不到满意的结果。以往木材改性固化温度采用100～105℃，致使木材发脆，加工性能差，刨花细碎，降低使用价值。
目前尚未有一套完整的从酚醛树脂合成到木材浸渍、固化的木材改性方法。
发明内容
针对木材改性存在的问题，本发明提出一种浸渍液合成时间短、生产效率高，浸渍液进入量稳定，改性木材不发脆，加工性能好的完整的木材改性方法。
解决上述技术问题的具体技术方案是：一种合成树脂浸渍木材改性的工艺方法，由以下步骤完成：
1)浸渍液制备：投料摩尔比：苯酚∶甲醛(100％)∶氢氧化钠＝1∶2.1～2.5∶0.1～0.12，在反应釜中加入苯酚，升温到42～45℃，搅拌下加入液碱，加完在50～70min内升温到70℃，在65～80℃下，60～80min时间内陆续加入甲醛，加完在70～85℃保持3～4h，降温到25℃以下出料。
浸渍液质量指标：10％的酚醛树脂液外观为棕红色透明液体，波长496nm、比色皿厚度10mm，其光密度为1.280～1.330。
按使用要求配制质量分数为10％～20％的浸渍液工作液；
2)浸渍：将木材加入高压釜中，密闭，接通真空系统，在0.050～0.085MPa下抽真空20～30min，将浸渍液工作液抽入，加入量加压后需浸过木材，将真空系统改为加压系统，在0.7～0.9MPa下加压50～60min，泄压后取出木材；
3)固化：将木材放入烘箱，木材之间放置隔条。加完后密闭，用循环热空气干燥，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘3～4h，然后停风，降温，打开烘箱，取出改性木材。
本发明的有益效果：由于本发明的浸渍液是针对浸渍木材改性工艺方法中的工艺需求制备的，不仅在合成工艺上缩短了反应时间，提高生产效率，而且产品质量稳定，具有较好的增强性和加工性。在浸渍工艺上采用先减压后加压方法，使合成树脂渗入量达到一个稳定的量，解决了因吸入树脂量不同而造成改性木材的质量差异。木材在90～95℃固化比100～105℃固化，破坏载荷、抗弯强度增加，木材不发脆，加工性好。
具体实施方式
实施例1
1浸渍液制备：在反应釜中加入14kg(149摩尔)苯酚，升温到42℃，搅拌下加入25％的液碱2.4kg(14.9摩尔)，加完在55min内升温到65℃，在65～78℃下，80min内陆续加入37％的甲醛25.4kg(312.9摩尔)，加完在80～85℃保持3h，降温到25℃以下出料。
质量指标：10％的酚醛树脂液外观为棕红色透明液体，波长496nm、比色皿厚度10mm，其光密度为1.298。
2浸渍：将密度399(kg/m3)质量6.4kg杨木木板(200×20×4cm)加入高压釜中，密闭，接通真空系统，在0.05MPa下抽真空20min，然后将质量分数12％的浸渍液工作液20.0kg抽入，将真空系统改为加压系统，在0.7MPa下加压1h，泄压后取出木材。浸渍后的木材吸湿量14.1kg，湿增重率220％。
3固化：将木材放入烘箱，木材之间放置隔条。加完后密闭，用循环热空气干燥，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘3h，然后停风，降温，打开烘箱，取出改性木材。
本发明方法固化处理的改性木材的破坏载荷1595N，抗弯强度73.21MPa，刨花成片，不发脆。
对照例100～105℃烘3h改性本材的破坏载荷1341N，抗弯强度68.64MPa，刨花细碎，发脆。
实施例2
1浸渍液制备：在反应釜中加14kg(149摩尔)苯酚，升温到43℃，搅拌下加入25％的液碱2.6kg(16.4摩尔)，加完在70min内升温到70℃，在65～74℃下，60min内陆续加入37％的甲醛27.8kg(342.7摩尔)，加完在80～85℃保持3h，降温到25℃以下出料。
质量指标：10％的酚醛树脂液外观为棕红色透明液体，波长496nm、比色皿厚度10mm，其光密度为1.280。
2浸渍：将密度430(kg/m3)质量6.9kg杨木木板(200×20×4cm)加入高压釜中，密闭，接通真空系统，在0.085MPa下抽真空25min，然后将质量分数15％的浸渍液工作液21.0kg抽入，将真空系统改为加压系统，在0.8MPa下加压55min，泄压后取出木材。浸渍后的木材吸湿量14.5kg，湿增重率210％。
3固化：将木材放入烘箱，木材之间放置隔条。加完后密闭，用循环热空气干燥，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘3.5h，然后停风，降温，打开烘箱，取出改性木材。
本发明方法固化处理的改性木材的破坏载荷1699N，抗弯强度75.76MPa，刨花成片，不发脆。
对照例100～105℃烘3.5h改性木材的破坏载荷1542N，抗弯强度69.76MPa，刨花细碎，发脆。
实施例3
1浸渍液制备：在反应釜中加14kg(149摩尔)苯酚，升温到44℃，搅拌下加入25％的液碱2.9kg(17.9摩尔)，加完在50min内升温到70℃，在65～78℃下，70min内陆续加入37％的甲醛30.2kg(372.5摩尔)，加完在72～85℃保持3h，降温到25℃以下出料。
质量指标：10％的酚醛树脂液外观为棕红色透明液体，波长496nm、比色皿厚度10mm，其光密度为1.310。
2浸渍：将密度455(kg/m3)质量7.3kg杨木木板(200×20×4cm)加入高压釜中，密闭，接通真空系统，在0.065MPa下抽真空30min，然后将质量分数10％的浸渍液工作液22.5kg抽入，将真空系统改为加压系统，在0.9MPa下加压50min，泄压后取出木材，浸渍后的木材吸湿量15.3kg，湿增重率210％。
3固化：将木材放入烘箱，木材之间放置隔条。加完后密闭，用循环热空气干燥，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘4h，然后停风，降温，打开烘箱，取出改性木材。
本发明方法固化处理的改性木材的破坏载荷1869N，抗弯强度78.34MPa，刨花成片，不发脆。
对照例100～105℃烘4h改性木材的破坏载荷1631N，抗弯强度71.24MPa，刨花细碎，发脆。
实施例4
1浸渍液制备：在反应釜中加14kg(149摩尔)苯酚，升温到45℃，搅拌下加入25％的液碱2.6kg(16.4摩尔)，加完在60min内升温到60℃，在65～77℃下，75min内陆续加入37％的甲醛27.8kg(342.7摩尔)，加完在70～84℃保持3h，降温到25℃以下出料。
质量指标：10％的酚醛树脂液外观为棕红色透明液体，波长496nm、比色皿厚度10mm，其光密度为1.330。
2浸渍：将密度413(kg/m3)质量6.6kg杨木木板(200×20×4cm)加入高压釜中，密闭，接通真空系统，在0.065MPa下抽真空30min，然后将质量分数20％的浸渍液工作液20.5kg抽入，将真空系统改为加压系统，在0.9MPa下加压50min，泄压后取出木材。浸渍后的木材吸湿量13.7kg，湿增重率207％。
3固化：将木材放入烘箱，木材之间放置隔条。加完后密闭，用循环热空气干燥，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘4h，然后停风，降温，打开烘箱，取出改性木材。
本发明方法固化处理的改性木材的破坏载荷1596N，抗弯强度75.24MPa，刨花成片，不发脆。
对照例100～105℃烘4h改性木材的破坏载荷1341N，抗弯强度68.75MPa，刨花细碎，发脆。

Claims (3)

1、一种合成树脂浸渍木材改性的工艺方法，其特征在于：由以下步骤完成：
1)浸渍液制备：投料摩尔比：苯酚∶甲醛(100％)∶氢氧化钠＝1∶2.1～2.5∶0.1～0.12，在反应釜中加入苯酚，升温到42～45℃，搅拌下加入液碱，加完在50～70min内升温到70℃，在65～80℃下，60～80min时间内陆续加入甲醛，加完在70～85℃保持3～4h，降温到25℃以下出料；
按使用要求配制一定含量的浸渍液工作液；
2)浸渍：将木材加入高压釜中，密闭，接通真空系统，在0.050～0.085MPa下抽真空20～30min，将浸渍液工作液抽入，加入量加压后需浸过木材，将真空系统改为加压系统，在0.7～0.9MPa下加压50～60min，泄压后取出木材；
3)固化：将木材放入烘箱，木材之间放置隔条。加完后密闭，用循环热空气干燥，3～4h将温度升到90℃，在90～95℃烘3～4h，然后停风，降温，打开烘箱，取出改性木材。
2、根据权利要求1所述的一种合成树脂浸渍木材改性的工艺方法，其特征在于：所述的浸渍液，质量指标：10％的酚醛树脂液外观为棕红色透明液体，波长496nm、比色皿厚度10mm，其光密度为1.280～1.330。
3、根据权利要求1所述的一种合成树脂浸渍木材改性的工艺方法，其特征在于：所述的浸渍液工作液质量分数为10％～20％。
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