CN102241037A - 一种红色耐水洗木材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种红色耐水洗木材及其制备方法，它是先将木材进行乙酰化处理获得乙酰化改性木材，然后将乙酰化改性木材浸泡于pH＝3.0～10.5的水中，加入相当于木材质量的0.01％～20％的偶氮类或葸醌类红色分散染料，在60℃～140℃的染色锅中进行染色。染色完成后，用水漂洗、晾干，即得红色耐水洗木材。该木材包含桔红、洋红、玫瑰红、大红、紫红、枣红、浅红或深红等，具有耐水洗、抗虫蛀、抗腐蚀、抗皱裂变形等特性，适用于室内高档地板和仿红木高档家具的制作，也可以用于室外仿古建筑等高档装饰工程，特别是可作为潮湿环境下的对耐水性能要求较高的美观装饰材料使用，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种红色耐水洗木材及其制备方法

技术领域

本发明属于木材改性、美观装饰技术领域，具体涉及一种红色耐水洗木材及其制备方法。

背景技术

提升木材品质的目标是实现木材的美观耐用。染色是实现木材美观的手段之一，它不仅改善木材原有的表面物理及化学特性，使木材获得较牢固的颜色，还能模仿珍贵树种的颜色，改善木材的视觉效果，使木材纹理更为清晰悦目，增强木制品外观色彩的装饰效果，突出和加强木材原有的视觉特性。对木材进行化学改性是实现木材耐用的重要手段，经化学改性后的木材，某些特性往往得到改善或提高，特别是乙酰化木材由于其力学强度、抗腐蚀、抗虫蛀性能和使用寿命得到提高而备受关注。将木材进行化学改性后再进行染色，可望实现木材的美观耐用。

木材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，它们对水具有很好亲合性，因此，现在普遍采用对木材具有很好亲合力的水溶性有机染料，如直接染料、酸性染料、碱性染料和活性染料等对其进行染色，但采用这些染料染色的木材，存在耐水洗性能差，易褪色或变色，木材美观但不持久，而且也不耐用。木材经乙酰化改性后，木材中的纤维素、半纤维素和木质素分子上的羟基被封闭，对水的亲合性大大降低，因而造就了木材具有抗虫蛀、抗腐蚀、抗皱裂变形等特性。但此时直接染料、酸性染料、碱性染料和活性染料等亲水性染料，在乙酰化改性后木材上的上染率大大降低，即使有部分上染，也同样存在水洗、日晒后易褪色或变色，而且色光暗淡，不美观。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造一类红色耐水洗木材的方法及其制造的木材，该木材不仅色彩艳丽、持久，而且具有耐水洗、抗腐蚀、抗虫蛀、抗皱裂等特性。该木材可广泛适用于室内高档地板和仿红木高档家具的制作，也可以用于室外仿古建筑等高档装饰工程，特别是可作为潮湿环境下的对耐水性能要求较高的美观装饰材料使用，具有非常广阔的应用前景。

一种红色耐水洗木材的制备方法是将乙酰化改性木材，用疏水性的红色系列分散染料进行染色得到。

所述的乙酰化改性木材是由乙酰化试剂(包括乙酸酐、乙酰氯、乙烯酮、硫代乙酸等)改性得到的木粉、木片、木板或者圆木。

所述木材的乙酰化程度以木材增重率为计量标准，其增重率在5％～50％之间。

所述的疏水性红色系列分散染料包括偶氮类或葸醌类，或两者的混合物的疏水性红色系列分散染料。

所述的偶氮类疏水性红色系列分散染料包括分散红13、17、50、53、54、65、72、73、74、82、135、145、152、153、167、177、179中的一种或几种；所述的葸醌类疏水性红色系列分散染料包括分散红59、60、86、91、92、127、146中的一种或几种。

所述的分散染料还可以是苯乙烯类、硝基二苯胺类、喹酞酮类、非偶氮杂环类中的一种或几种。

所用的分散染料的质量为所染木材质量的0.01％～20％。

染色是在水相中进行，水溶液的pH值控制在3.0～10.5之间，染色温度为60℃～140℃，染色时间为0.2h～10h。

所得到的染色木材是红色的，其红色包含桔红、洋红、玫瑰红、大红、紫红、枣红、浅红或深红等。

本发明的技术方案是将木材进行乙酰化处理获得乙酰化改性木材，然后对乙酰化改性木材用红色系列分散染料进行染色，得到一系列红色耐水洗改性木材。木材的乙酰化系由乙酸酐、乙酰氯、乙烯酮、硫代乙酸等乙酰化试剂所得的各种乙酰化木粉、木片、木板以及圆木等。其木材的乙酰化程度是以木材增重率为计量标准，其增重率在5％～50％之间。其中对乙酰化成度高(即增重率高)的木材进行染色后得到木材色彩更鲜艳、耐水洗性能更好。

本发明所用的木材是由杉木、樟木、杨木、黄花梨木、花梨木、酸枝木、桦木、橡木、橡胶木、水曲柳、胡桃木、栎木等各种常用木材的木粉、木片、木板和圆木通过乙酰化试剂改性获得的乙酰化改性木材。其中木粉通过高压压片等处理手段可制成一定尺寸的板材。

本发明所用的分散染料为在纯涤纶上染色为红色的各种分散染料，它包括偶氮类、葸醌类等疏水性强的红色系列分散染料。这些染料可以是分散红13、17、50、53、54、59、60、65、72、73、74、82、86、91、92、127、135、145、146、152、153、167、177、179等，它可以是其中的一种，也可以是其中任意几种染料的混合体。还可以是苯乙烯类、硝基二苯胺类、喹酞酮类、非偶氮杂环类中的一种或几种。其中在纯涤纶上染色后具有高水洗牢度、高日晒牢度的分散染料优先对乙酰化木材的染色，所得红色木材也同样具有亮丽的色彩和高水洗牢度和日晒牢度。

本发明对乙酰化木材的染色方法是：在染色缸中加入一定量的水(以至少能完全淹没木材为宜)，一定量的分散染料、乙酰化木材，并调节pH值在3.0～10.5之间，在60℃～140℃，常温常压或高温高压染色机或染色锅染色0.2h～10h后，然后取出木材，经水洗、晾干后，即得红色耐水洗的乙酰化木材。分散染料在乙酰化木材上染色的上染率与木材的乙酰化程度、染料与木材的质量比、木材的形态、溶液的pH值、染色温度和染色时间等因素有关。木材的乙酰化程度(即增重率)优选为10～20％；所用染料与木材的质量比优选为0.1～2.0％，分散染料的上染率按乙酰化木粉、木片、木板和圆木的顺序递减；溶液的pH值受各分散染料性能的化学结构和性质的影响；染色温度和染色时间受分散染料种类、木材形态和木材种类的影响；按分散染料的E型、SE型、S型的顺序，其染色温度和染色时间递增；按木粉、木片、木板和圆木的顺序其染色温度和染色时间递增，按木材本身的致密程度增加，其染色温度和染色时间递增。优选染色温度在80℃～120℃，优选染色时间在0.5h～4.0h。

本发明所得到的红色耐水洗木材包含的红色有：桔红、洋红、玫瑰红、大红、紫红、枣红、浅红或深红等。其红色色光与分散染料种类和用量有关，也与木材的乙酰化程度有关。木材的乙酰化程度越高，其色光越接近该染料对纯涤纶染色的色光，同时也与木材种类和年龄有关，木材材质越白，其色光也越接近该染料对纯涤纶染色的色光。木材的耐水洗、抗虫蛀、抗腐蚀、抗皱裂变形等性能与木材的乙酰化程度、染色温度、染色时间有关。乙酰化程度越高，木材的亲水性越低，抗虫蛀、抗腐蚀、抗皱裂变形性能越好；染色温度越高、染色时间越长，染料分子上染率越高，木材的耐水洗性能越好。但是由于乙酰化木材在较高温度下和长时间的染色，会使木材有部分水解，其抗虫蛀、抗腐蚀、抗皱裂变形等性能将变差。因此，木材的染色温度一般以不高于乙酰化温度为宜，而染色时间不宜过长。

本发明的分散染料上染乙酰化改性木材的上染率测定方法是：采用残液法，以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，用分光光度计通过测定吸光度的方法进行的；木材的水洗色牢度的测定方法是参照纺织品色牢度试验方法，按沾色级数进行评定的。乙酰化木材的水洗色牢度与分散染料种类、木材种类、木材乙酰化程度、染色温度、染色深度等因素有关。通常同一分散染料在乙酰化木材上染色的水洗牢度与在纯涤纶上染色的水洗牢度相同或相近。

有关用红色分散染料对乙酰化杉木粉、乙酰化杉木片、乙酰化杨木板的部分染色结果见表1，以及它们与杉木原粉、纯涤纶布的染色结果对照图片见图1～3。结果表明：红色分散染料在乙酰化杉木粉和杉木片的染色，其色光鲜艳，上染率一般在85％以上，水洗牢度一般在3～4级、而在同样条件下对杉木原粉的染色，其色光无法达到鲜艳的红色，体现出黯淡的浅灰色，浅黄色，或咖啡色，或浅紫红色。红色分散染料在乙酰化杨木板上的染色，上染率一般在60～80％，水洗牢度在3～4级、其色光与在同一条件下染纯涤纶上染色的色光近似。由于染料分子在杨木板上的渗透性比纯涤纶差，所以用同样浓度的分散染料对杨木板进行染色，杨木板表面吸附的分散染料分子多，因而其颜色要比纯涤纶上的颜色偏深。

本发明系采用红色系列分散染料对乙酰化改性木材进行染色，其原理是将亲水性的木材进行乙酰化，使之变成具有一定疏水性的木材，达到与分散染料的疏水性在极性上相“匹配”，消除木材中的亲水性基团羟基对分散染料分子的排斥力，同时由于木材在乙酰化后，木材内部的微孔和过渡孔增加，分散染料分子快速地被木材吸附，提高分散染料分子在木材上的吸附速度和上染率，从而得到与用分散染料上染涤纶纤维后相近似的红色木材。由于分散染料分子被深深吸附在木材内部，分散染料分子又具有疏水性，因此，本发明所得红色木材色彩艳丽、持久、具有耐水洗特征，同时由于在染色过程中，没有破坏乙酰化改性木材所具有的特性，因而这种红色木材还具有抗虫蛀、抗腐蚀、抗皱裂变形等特性，实现了木材的美观耐用。本发明有效地克服了用油漆喷涂木材表面着色存在的易剥落掉色的缺点，也克服了用直接染料、酸性染料、碱性染料和活性染料等水溶性染料染色木材的耐水洗性能差，水洗、日晒后易变色或掉色的缺点。采用本发明得到的红色耐水洗木材可广泛应用于室内高档地板和仿红木高档家具的制作，也可以用于室外仿古建筑等高档装饰工程，特别是可作为潮湿环境下的对耐水性能要求较高的美观装饰材料使用，具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明红色分散染料对部分乙酰化杉木粉、杉木原粉的染色对比照片，以及乙酰化杉木粉染色后经压片后的照片，它们是在相同的染色条件下进行染色的。通过对比发现：红色分散染料对乙酰化杉木粉的染色比对杉木原粉的染色，其色光更鲜艳，且与图3中纯涤纶布的染色色光接近。

图2为本发明红色分散染料对部分乙酰化杉木片和杉木原片(未进行乙酰改性)的染色对比照片，它们是在相同的染色条件下进行染色的。通过对比发现：红色分散染料对乙酰化杉木片的染色比对杉木原片的染色，其色光更鲜艳，且与图3中纯涤纶布的染色色光接近。

图3为本发明红色分散染料对部分乙酰化杨木板和杨木原板(未进行乙酰改性)、纯涤纶布的染色对比照片。它们是在相同的染色条件下进行染色的。通过对比发现：红色分散染料对杨木板的染色比对杨木原板的染色，其色光更鲜艳，颜色更深，且与纯涤纶布的染色色光接近。

具体实施方式

下面结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1：在带有搅拌机、温度计和回流装置的250mL的三口烧瓶中，加入20g杉木粉，150mL乙酸酐，30.0g吡啶，然后升温，在120℃左右下反应1h～10h。待冷却后，抽滤回收溶剂，先后用冷水洗2次、95％的乙醇洗涤1次，室温下晾干，得乙酰化改性杉木粉。

在不锈钢染色杯中加入200mL水，10.0g增重15.6％的乙酰化改性杉木粉，0.08g 200％分散红145，HAc-NaAc缓冲溶液1.0mL，pH值约为4.9，然后拧紧染色杯置于高温高压染色机中。自室温开始，按2℃/min升温至100℃，保温60min，按2℃/min降温到60℃。取出染色杯，将杯内木粉倒入布氏漏斗中，抽滤，再用60℃～70℃的热水淋洗2次，抽干，于室温下晾干，即得紫红色乙酰化杉木粉。染料上染率99.0％，染色的乙酰化杉木粉的耐水洗色牢度3～4级。该红色乙酰化杉木粉经高压压片后可得紫红色耐水洗木板。

实施例2：按实施例1，在不锈钢染色杯中加入200mL水，10.0g增重5.5％的乙酰化改性杉木粉，0.08g 200％分散红153代替200％分散红145，得到红色乙酰化杉木粉。染料上染率93.6％，染色的乙酰化杉木粉的耐水洗色牢度4级。该红色乙酰化杉木粉经高压压片后可得红色耐水洗木板。

实施例3：按实施例1，在不锈钢染色杯中加入200mL水，10.0g增重45.2％的上述乙酰化改性杉木粉，2.0g 200％分散红177代替200％分散红145，自室温开始，按2℃/min升温至100℃，保温12min，按2℃/min降温到60℃。得到粉红色乙酰化杉木粉。染料上染率54.2％，染色的乙酰化杉木粉的耐水洗色牢度3级。该红色乙酰化杉木粉经高压压片后可得红色耐水洗木板。

实施例4：在带有搅拌机、温度计和回流装置的250mL的三口烧瓶中，加入20g杉木屑片，150mL乙酸，然后同时滴加30.0g乙酰氯，30g吡啶，升温到100℃，保温1h～10h。待冷却后，抽滤回收溶剂，先后用冷水洗2次、95％的乙醇洗涤1次，在室温下晾干，得乙酰化改性杉木屑片。

在不锈钢染色杯中加入200mL水，10.0g增重17.6％的乙酰化改性杉木片，0.03g 200％分散红167，HAc-NaAc缓冲溶液2.0mL，pH值约为4.9，然后拧紧染色杯置于染色机中。自室温开始，按2℃/min升温至120℃，保温6h。取出染色好的杉木片，将其置于装有200mL60℃～70℃水的烧杯中，保温10min，取出，冷水漂洗2次，晾干，即得红色乙酰化杉木片。染料上染率98.5％，耐水洗色牢度4级。该红色乙酰化杉木片经高压压片可得红色耐水洗木板。

实施例5：按实施例4，用200％分散红60代替200％分散红167得到紫红色乙酰化杉木片。染料上染率94.3％，耐水洗色牢度3～4级。该红色乙酰化杉木片经高压压片后可得红色耐水洗板材。

实施例6：在带有回流装置的500mL的烧瓶中，加入30mm×60mm×2mm的杨木板10片，300mL乙酸酐，18.0g吡啶，然后升温，在100℃左右反应2h～10h。待冷却后，取出杨木板，先后用冷水洗2次、95％的乙醇洗涤1次，在室温下晾干，得乙酰化改性杨木板。

在不锈钢染色杯中加入200mL水，增重15.2％的乙酰化改性杨木板4.4g，0.022g 200％分散红73，HAc-NaAc缓冲溶液2.0mL，pH值约为4.9，然后拧紧染色杯置于染色机中。自室温开始，按2℃/min升温至130℃，保温8h，然后按2℃/min降温到60℃。取出染色好的杨木板，将其置于60℃～70℃水的烧杯中，保温20min，取出，冷水漂洗2次，在室温下晾干，即得枣红色耐水洗杨木板。染料上染率78.5％，染色的乙酰化杨木板的耐水洗色牢度3～4级。

实施例7：按实施例6，用增重8.9％的乙酰化改性杨木板10.0g，0.0010g 200％分散红179代替200％分散红73，自室温开始，按2℃/min升温至100℃，保温2h，然后按2℃/min降温到60℃。得到浅红色耐水洗杨木板。染料上染率93.2％，染色的乙酰化杨木板的耐水洗色牢度为4级。

表1：红色分散染料对乙酰化木材染色的部分结果一览表

Claims (10)

1.一种红色耐水洗木材的制备方法，其特征在于，将乙酰化改性木材，用疏水性的红色系列分散染料进行染色得到。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的乙酰化改性木材包括由各种乙酰化试剂改性得到的木粉、木片、木板或者圆木。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述木材的乙酰化程度以木材增重率为计量标准，其增重率在5％～50％之间。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的疏水性红色系列分散染料包括偶氮类或葸醌类，或两者的混合物的疏水性红色系列分散染料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的偶氮类疏水性红色系列分散染料包括分散红13、17、50、53、54、65、72、73、74、82、135、145、152、153、167、177、179中的一种或几种；所述的葸醌类疏水性红色系列分散染料包括分散红59、60、86、91、92、127、146中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的疏水性红色系列分散染料包括苯乙烯类、硝基二苯胺类、喹酞酮类、非偶氮杂环类中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所用的分散染料的质量为所染木材质量的0.01％～20％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的染色是在水相中进行，水溶液的pH值控制在3.0～10.5之间，染色温度为60℃～140℃，染色时间为0.2h～10h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所得到的染色木材是红色的，其红色包含桔红、洋红、玫瑰红、大红、紫红、枣红、浅红或深红。

10.一种红色耐水洗木材，其特征在于，它是由权利要求1所述的方法制备而成的。

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