CN102303332B

CN102303332B - 木材软化剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102303332B
Application number: CN201110271076.4A
Authority: CN
Inventors: 夏兆鹏; 赵松南; 武镜; 海勇; 高志峰
Original assignee: SHANDONG FIBER INSPECTION BUREAU
Current assignee: SHANDONG FIBER INSPECTION BUREAU
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: CN102303332A

Abstract

本发明提供一种木材软化剂及其制备方法和应用，木材软化剂包含以下组分重量百分比为：10%-80%的丙三醇，0.2%-3%阴离子型渗透剂，余量为水。木材软化剂的制备方法，过程为：将丙三醇、阴离子型渗透剂和水按比例均匀混合后，在25-40℃下用搅拌器以50-300转/分的速度进行搅拌1-3min制得软化剂。木进行软化处理的方法，包括以下步骤：将小木块放入软化剂中，加热至70-100℃并保持温度3-10h。加工木材切片的方法，包括以下步骤：在容器中加入软化剂；加热至70-100℃并保持温度3-10h；将软化过的小木块放入无水乙醇与无水丙三醇的混合溶液中，震荡；制得木材切片。利用木材软化剂加工木材切片，供木材种类鉴别之用。

Description

木材软化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于木材解剖领域，具体涉及一种木材软化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，人民生活水平显著提高，人们越来越重视室内装修和家具购置，对选用贵重木材（如红木）生产的家具更是情有独钟。但是市场上贵重木材真伪难辨，木材质量鱼目混珠，因一些杂木、硬木也有木质坚硬、质量重、纹理细腻等特征，许多商家便采用“一材多名”或“一名多材”的方法，以价格便宜的杂木冒充各种贵重木材，牟取高利益，坑害消费者。因此有必要对木材种类做出正确的鉴别，维护市场秩序，保证消费者权益。

对木材种类进行科学、准确的鉴别，除观察木材的宏观特征如：密度、纹理、材色和气味等特征外，还必须制备木材显微镜切片，来观察木材的解剖特征。由于木材的木质部通常非常坚硬，所以制作木材切片前必须进行软化处理，木材软化处理是否得当，对木材识别的准确与否关系极大。市场上的贵重木材（如红木等）大多为硬、重木材（即含水率为12%时，气干密度大于0.750g/cm³的木材），其材质非常坚硬，无法用切片刀对其进行直接切片，因此对贵重木材进行切片鉴别时更需要对其进行软化处理。

美国专利局第US7726367 2B号的文件中介绍了在相对湿度为60-100%，温度为60-160℃的条件下，将木材进行软化20-120min，通过压缩模具将木材加工成一定形状的产品。上述文件虽提出了一种木材的软化方法，但其最终目的是为了将木材暂时软化，将其加工成一定形状的产品，用此方法软化的木材无法制作成显微镜切片。

中国专利局第CN 101249661A号的专利文献中提供了一种木材软化方法，其提出在100-180℃的温度下将圆木片蒸煮软化30-360min，再将其烘干到含水率为8-12%。该蒸煮软化主要目的是为了使圆木中的树脂分解，在实压过程中减少对木纤维的破坏，使木纤维有松散变为结实，在使其冷却干燥时起到粘合作用。但是提到的木材软化方法也无法用来制作木材显微镜切片。

查阅相关的科技文献可知，制作木材解剖切片常用软化方法为热水浸泡法，此方法对于一般木材需要在水中浸泡7天，而对于密度大的硬质木材需要在80℃的水中浸泡1至2个月，消耗大量能量。

《林业科学》1983年01期文献中丁水汀发表的木材切片材料的处理方法中，介绍用热水+双氧水+乙酸法浸泡硬质木材，此工艺需要在热水中浸泡3-5天，然后再在20%的双氧水和乙酸（1：4）的混合溶液中浸泡5-6天，再用甘油和酒精（1：1）的混合液浸泡1-2天才可以切片。

《木林工业》1991年02期曾月星发表的硬重木材的软化方法对氨水+醋酸软化法、聚乙二醇+醋酸软化法、氢氟酸软化法和蒸汽喷切法做了比较：氨水+醋酸法适用于青冈、高山栋木材的软化，但对其余几种硬、重材则效果欠佳, 且氨水对人体刺激性较大；聚乙二醇+醋酸法则适用于青冈、柞木木材的软化，适用范围较狭窄，也不十分理想；氢氟酸的氧化性较弱，对木材细胞组织破坏性较小，适于多种硬质木材的软化，但是软化时间也在2-25天左右；蒸汽喷切法需要热水软化数天然后再用蒸汽喷气数分钟。

因此可以看出目前制备木材切片，特别是硬、重木材切片时所用的软化方法大多时间较长，有的多达2个月；同时需要进行长时间的加热处理，耗费大量能量；用蒸汽喷切法软化木材时，需要用专用设备；化学法处理木材所采用的试剂如氨水、氢氟酸等毒性较大，对操作人员身体健康有很大危害。

发明内容

本发明目的之一是提供一种木材软化剂以解决现有技术方法在处理木材，特别是硬、重木材时，软化处理用时长、能量消耗高、对设备要求高、所用化学药剂对人体毒害大等缺点；

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种木材软化剂，其包含的组分及各组分的重量百分比为：10%-80%的丙三醇，0.2%-3%阴离子型渗透剂，余量为水。

本发明实施例中，所述阴离子型渗透剂为仲烷基磺酸化合物的衍生物。

本发明目的之二是提供一种上述木材软化剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种所述木材软化剂的制备方法，采用如下过程：将丙三醇、阴离子型渗透剂和水按比例均匀混合后，在25-40℃下用搅拌器以50-300转/分的速度进行搅拌1-3min制得软化剂。

本发明目的之三是提供一种利用上述木材软化剂的对木材进行软化处理的方法，软化时间短且实施方便。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用木材软化剂对木材进行软化处理的方法，包括以下步骤：

a、将木材加工成小木块；

b、在容器中加入制备好的软化剂；

c、将小木块放入软化剂中，加热至70-100℃并保持温度3-10h。

本发明目的之四是提供一种利用上述木材软化剂加工木材切片的方法，可用来对木材进行软化处理，之后制成木材切片，供木材种类鉴别之用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用所述木材软化剂加工木材切片的方法，包括以下步骤：

a、选准木材的横、径、弦三个特征截面，将其加工成小木块；

b、在容器中加入制备好的软化剂；

c、将小木块放入软化剂中，加热至70-100℃并保持温度3-10h；

d、将软化过的小木块放入无水乙醇与无水丙三醇的混合溶液中，在室温下震荡0.5-5小时；

e、将按照上述步骤处理过后的小木块固定在切片机上或徒手进行切片制得木材切片。

本发明实施例中，所述无水乙醇与无水丙三醇体积比为1：1。

本发明实施例中，所述小木块尺寸为1cm×1cm×1cm。

本发明实施例中，所述切片厚度为5-30μm。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.本发明使用阴离子型渗透剂使得丙三醇和水分子进入木材的无定形区，使木材产生膨胀，从而使木材的弹性模量下降，软化木材的时间为3-10 h，软化时间大大减少；本发明的软化木材的温度为70-100℃，由于处理时间大大减少，明显降低了能耗。

2.本发明采用的软化条件相对宽松，不需要高温高压和蒸汽加热条件，软化木材工艺过程不需要专用设备，对设备要求低。

3.软化木材所用的试剂为丙三醇、阴离子型渗透剂和水，对人体无任何毒害，保证了操作人员的身体健康，减少了对生态环境的污染。

4.经过本发明所述试剂及处理方法得到的软化木材，其结构特征没有发生改变。

5、利用木材软化剂加工木材切片，供木材种类鉴别之用。

附图说明

图1为红酸枝木横向显微镜切片示意图。

图2 为红酸枝木径向显微镜切片示意图。

图3 为红酸枝木弦向显微镜切片示意图。

图4 为花梨木横向显微镜切片示意图。

图5 为花梨木径向显微镜切片示意图。

图6 为花梨木弦向显微镜切片示意图。

图7 为条纹乌木横向显微镜切片示意图。

图8为条纹乌木径向显微镜切片示意图。

图9为条纹乌木弦向显微镜切片示意图。

图10为柞木横向显微镜切片示意图。

图11 为柞木径向显微镜切片示意图。

图12 为柞木弦向显微镜切片。

图13 为铁木豆木横向显微镜切片。

图14 为铁木豆木径向显微镜切片。

图15 为铁木豆木弦向显微镜切片。

具体实施方式

以下结合具体实施实例对本发明进行进一步说明，但实施实例仅仅用于说明，并不限制本发明的范围。

实施例1

样品为红酸枝木（Delbergia. spp., 黄檀属），其含水率为12%时，气干密度大于0.85 g/cm³，加工木材切片的方法包括如下过程：

1.选准红酸枝木的横、径、弦三个特征截面，将木材锯成尺寸为1cm×1cm×1cm的小木块；

2.称取如下重量百分比含量的丙三醇、阴离子型渗透剂及水

丙三醇 50%

阴离子型渗透剂 0.2%

水余量，所述阴离子型渗透剂为Mersolat H95是一种仲烷基磺酸化合物的衍生物，平均碳链长度为C15，平均分子量为330，活性物含量为95%；

3.将称得的丙三醇、阴离子型渗透剂及水均匀混合，在35℃下用搅拌器以220转/分的速度进行搅拌2.5min制备得到木材软化剂；

4.将锯得的红酸枝木小木块放入已制备好的木材软化剂中，加热到100℃，保温时间为6 h；

5.将软化后的红酸枝木小木块放入无水乙醇与无水丙三醇（体积比为1：1）的混合溶液中在室温下震荡3 h；

6.将由上述步骤处理后的红酸枝木小木块固定在切片机上进行切片制作，可顺利得到适合木材鉴别用的显微镜红酸枝木切片，将切片在数码光学显微镜上拍摄，得到红酸枝木横、径、弦向的切片如图1、图2、图3所示。

实施例2

样品为花梨木（Pterocarpus spp.，紫檀属），其含水率为12%时，气干密度大于0.76 g/cm³，加工木材切片的方法包括如下过程：

1.选准花梨木的横、径、弦三个特征截面，将木材锯成尺寸为1cm×1cm×1cm的小木块；

2.称取如下重量百分比含量的丙三醇、阴离子型渗透剂及水

丙三醇 20%

阴离子型渗透剂 1%

水余量，阴离子型渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；

3.将称得的丙三醇、阴离子型渗透剂及水均匀混合，在30℃下用搅拌器以160转/分的速度进行搅拌2min制备得到木材软化剂；

4.将锯得的花梨木小木块放入已制备好的木材软化剂中，加热到100℃，保温时间为5小时；

5.将软化后的花梨木小木块放入无水乙醇与无水丙三醇（体积比为1：1）的混合溶液中在室温下震荡2小时；

6.将由上述步骤处理后的花梨木小木块固定在切片机上进行切片制作，可顺利得到适合木材鉴别用的显微镜花梨木切片，将切片在数码光学显微镜上拍摄，得到花梨木横、径、弦向的切片如图4、图5、图6所示。

实施例3

样品为条纹乌木（Diospyros spp.，柿属），其含水率为12%时，气干密度大于0.90 g/cm³，加工木材切片的方法包括如下过程：

1.选准条纹乌木的横、径、弦三个特征截面，将该条纹乌木材锯成尺寸为1cm×1cm×1cm的小木块；

2.称取如下重量百分比含量的丙三醇、阴离子型渗透剂及水

丙三醇 60%

阴离子型渗透剂 1.5%

水余量，所述阴离子型渗透剂为烷基羧酸盐；

3.将称得的丙三醇、阴离子型渗透剂及水均匀混合，在40℃下用搅拌器以260转/分的速度进行搅拌2.5min制备得到木材软化剂；

4.将锯得的条纹乌木块放入已制备好的木材软化剂中，加热到80℃，保温时间为7小时；

5.将软化后的条纹乌木小木块放入无水乙醇与丙三醇（体积比为1：1）的混合溶液中在室温下震荡4小时；

6.将由上述步骤处理后的条纹乌木小木块固定在切片机上进行切片制作，可顺利得到适合木材鉴别用的显微镜条纹乌木切片，将切片在数码光学显微镜上拍摄，得到条纹乌木横、径、弦向的切片如图7、图8、图9所示。

实施例4

样品为柞木（Quercus spp.，白栎属），含水率为12%时，气干密度为0.63-0.79 g/cm³，加工木材切片的方法包括如下过程：

1.选准柞木的横、径、弦三个特征截面，将该柞木材锯成尺寸为1cm×1cm×1cm的小木块；

2.称取如下重量百分比含量的丙三醇、阴离子型渗透剂及水

丙三醇 10%

阴离子型渗透剂 0.5%

水余量，所述阴离子型渗透剂为a-烯基磺酸盐；

3.将称得的丙三醇、阴离子型渗透剂及水均匀混合，在25℃下用搅拌器以50转/分的速度进行搅拌1min制备得到木材软化剂；

4.将锯得的柞木块放入已制备好的木材软化剂中，加热到70℃，保温时间为4小时；

5.将软化后的柞木小木块放入无水乙醇与丙三醇（体积比为1：1）的混合溶液中在室温下震荡1小时；

6.将由上述步骤处理后的柞木小木块固定在切片机上进行切片制作，可顺利得到适合木材鉴别用的显微镜柞木切片，将切片在数码光学显微镜上拍摄，得到柞木横、径、弦向的切片如图10、图11、图12所示。

实施例5

样品为铁木豆（Swartzia spp.，红铁木豆属），其含水率为12%时，气干密度为0.89-1.0 g/cm³，加工木材切片的方法包括如下过程：

1.选准铁木豆木的横、径、弦三个特征截面，将该铁木豆木材锯成尺寸为1cm×1cm×1cm的小木块；

2.称取如下重量百分比含量的丙三醇、阴离子型渗透剂及水

丙三醇 80%

阴离子型渗透剂 3%

水余量，所述阴离子型渗透剂为直链烷基苯磺酸钠；

3.将称得的丙三醇、阴离子型渗透剂及水均匀混合，在40℃下用搅拌器以300转/分的速度进行搅拌3min制备得到木材软化剂；

4.将锯得的铁木豆木块放入已制备好的木材软化剂中，加热到100℃，保温时间为8小时；

5.将软化后的铁木豆木小木块放入无水乙醇与丙三醇（体积比为1：1）的混合溶液中在室温下震荡4小时；

6.将由上述步骤处理后的铁木豆木小木块固定在切片机上进行切片制作，可顺利得到适合适合木材鉴别用的显微镜铁木豆木切片，将切片在数码光学显微镜上拍摄，得到铁木豆木横、径、弦向的切片如图13、图14、图15所示。

通过上述横、径、弦向的切片说明，木材通过该试剂及所述方法的处理得到了充分的软化，同时又能够保持木材原有的结构。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管通过实施例对本发明进行了详细说明，所属领域人员应当能够参照本发明的具体方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，但是在不脱离本发明技术方案的精神下，上述改动或等同替换应该属于本发明请求保护的技术方案范围中。

Claims

1.一种木材软化剂，其特征在于，其包含的组分及各组分的重量百分比为：10%-80%的丙三醇，0.2%-3%阴离子型渗透剂，余量为水。

2.根据权利要求1所述木材软化剂，其特征在于：所述阴离子型渗透剂为仲烷基磺酸化合物的衍生物。

3.一种权利要求1或2所述木材软化剂的制备方法，其特征在于：采用如下过程：将丙三醇、阴离子型渗透剂和水按比例均匀混合后，在25-40℃下用搅拌器以50-300转/分的速度进行搅拌1-3min制得软化剂。

4.一种利用权利要求1或2所述木材软化剂对木材进行软化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将木材加工成小木块；

b、在容器中加入制备好的软化剂；

c、将小木块放入软化剂中，加热至70-100℃并保持温度3-10h。

5.一种利用权利要求1或2所述木材软化剂加工木材切片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

b、在容器中加入制备好的软化剂；

c、将小木块放入软化剂中，加热至70-100℃并保持温度3-10h；

6.根据权利要求5所述木材软化剂加工木材切片的方法，其特征在于：所述无水乙醇与无水丙三醇体积比为1：1。

7.根据权利要求5所述木材软化剂加工木材切片的方法，其特征在于：所述小木块尺寸为1cm×1cm×1cm。

8.根据权利要求5所述木材软化剂加工木材切片的方法，其特征在于：所述切片厚度为5-30μm。