CN102756408A - 一种木材高端化的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木材高端化的改性方法。该方法包括以下步骤：(1)配制模仿高档木材颜色的木材染料；(2)选取与高档材木纹相似但缺乏美观的颜色的木材；(3)合成三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂；(4)将步骤(1)中的染料以及助剂加入到步骤(3)中混合均匀；(5)使用步骤(4)得到的改性液浸渍处理步骤(2)中的木材；(6)浸渍处理后干燥，即得。利用本发明方法处理选定的木材，一次性的浸渍处理便可达到提高木材的使用性能和仿真高档木材的效果。本发明方法工艺简单，不需要复杂的设备，处理材保留了木质纹理感，内外颜色一致均匀，色泽美观，色牢度好；材性方面尺寸稳定性提高，物理力学性能得到改善，木材使用寿命长。

Description

一种木材高端化的改性方法
技术领域
本发明涉及一种木材化学改性的方法，特别涉及一种木材高端化的改性方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，居室的装修装饰对黑胡桃、柚木、黑檀等珍贵木材的需求量增加。但是天然森林资源的日趋减少，天然林大径级优质材和名贵家具用材供应日益减少，为了满足人们的需要，以及提高木制品的装饰性和美的价值，对木材进行改性并进行染色就显得非常必要。因此，通过对木材染色，将普通木材染成接近天然珍贵木材的色泽，仿制名贵木材，从而提高木材的使用价值和满足人们对色彩多样性的要求，不但可弥补天然珍贵木材资源不足，而且也可提高速生树种木材的利用价值和附加值。高档木材不仅仅是其颜色、色泽、花纹吸引消费者，其优异的使用性能，也是倍受青睐的原因。
木材染色是实现普通木材模拟珍贵树种木材颜色的有效方法，而化学改性是模拟珍贵树种材性的主要手段，也是木材高端化的基础。通过化学改性能够：1、提高木材的密度，增加其厚重感；2、提高木材的尺寸稳定性、硬度、弹性模量等达到珍贵木材的使用性能，3、延长木材的使用寿命。这些珍贵木材的特性能够通过化学的改性来实现，配合木材的染色来实现木材的高端化改性，来提高木材的装饰性和附加值。
目前，有很多种方法可是实现木材的化学改性处理，实现了木材材性的提高，但通过化学方法与配合染色进行的改性，实现木材的高端化研究的确很少。一种既能改善木材性能，又能实现珍贵木材颜色的仿真，来完成木材高档化的制备方法，并且达到了环保的要求，对高效地使用木材，缓解目前市场高档木材匮乏，满足消费者需求，对我国建设资源节约型社会具有重要战略意义。
发明内容
本发明提供了一种木材高端化的改性方法，该方法为木材染料配合改性树脂在助剂的作用下，实现木材性能的提高，木材内外染色的均匀一致以及颜色与使用的持久。该方法一次性的浸渍处理便可达到提高木材的使用性能和仿真高档木材的效果，使普通木材仿珍贵木材的工艺简单化。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种木材高端化的改性方法，包括以下步骤：
(1)配制模仿高档木材颜色的木材染料；(2)选取与高档材木纹相似但缺乏美观的颜色的木材；(3)合成三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂；(4)将步骤(1)中的染料以及助剂加入到步骤(3)中混合均匀；(5)使用步骤(4)得到的改性液浸渍处理步骤(2)中的木材；(6)浸渍处理后干燥，即得；
为了达到更好的技术效果步骤(1)中优选的木材染料为：木材专用酸性染料、碱性染料或直接染料；更为优选为：酸性染料或直接染料；
步骤(2)中所述的待处理的木材优选是与高档材木纹相似但缺乏美观的颜色的木材，如：桦木、柞木、榉木、榆木等；
步骤(3)中三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂可按照常规或现有方法进行合成；具体的本发明中采用的三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂合成方法为：1)在反应釜中依次加入100份甲醛水溶液，用氢氧化钠水溶液调pH至9.0-10.0，加入90份三聚氰胺，然后升温至90-95℃下反应40分钟；2)降温至85℃，加入60份尿素，反应20分钟；3)降温至60℃，调pH＝6.5-7.0，加入20份磷酸二氢胺；4)降温至40℃以下出料。
优选的改性树脂分子量控制在600以下，环保达到E1级；
步骤(4)中所述的改性液优选由以下重量份的各组分组成：木材染料0.2-0.8份，三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂20-80份，水3.7-79.6份，醇类助剂0-15份，渗透助剂0.2-0.5份；更优选的，各组分的重量份是：木材染料0.4份，三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂60份，水34.3份，醇类助剂5份，渗透助剂0.3份；
步骤(4)中所选的助剂为醇类助剂和渗透助剂：优选的醇类助剂为：甲醇，乙醇以及丙二醇等；优选的渗透助剂为：渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基苯磺酸钠，a一烯基磺酸钠以及烷基萘磺酸钠等；
步骤(5)中所述的真空加压法优选是：抽真空至真空度0.08～0.095Mpa，保持10-60min；加压阶段使用0.5-3.0Mpa压力，保持90-240min；更优选为：抽真空至真空度0.085～0.09Mpa，保持30min，加压阶段使用2.0Mpa，保持120min；
步骤(6)中所述的优选为：最终改性木材含水率控制在10％-15％；更为优选为10％-12％。
本发明方法使木材染料通过与改性后的脲醛树脂配合，在助剂的作用下，使其在木材内部均匀渗透。由于改性木在干燥后，改性脲醛树脂在木材内部固化，部分与木材细胞壁成分的羟基反应形成化学交联，在木材内部形成填充和粘结，从而使颜色牢度的停留在木材的内部，实现了固色与颜色均匀性。再者，由于形成的高分子聚合物的填充和交联的作用，使木材的尺寸稳定性，力学性能均有显著的提高。同时，在此状态下，有效的改性成分不会流失，提高了木材使用的寿命，也不会由于染料的流失而造成环境的污染。
本发明一次性的浸渍处理便可达到提高木材的使用性能和仿真高档木材的效果，使普通木材仿珍贵木材的工艺简单化。使用本发明方法对木材进行处理，处理材保留了木质纹理感，木材内外颜色一致均匀，色泽美观，色牢度好；材性方面尺寸稳定性提高，物理力学性能得到改善，延长木材使用的寿命。本发明方法所用到改性脲醛树脂为E1级产品，处理后木材几乎无甲醛释放，达到国家环保的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一、配制仿黑胡桃颜色的木材染料；二、选择桦木作为试验用材；三、选择分子量约为500的三聚氰胺改性脲醛树脂(以下简称改性树脂)；四、将黑胡桃染料0.4份、改性树脂40份、水44.3份、乙醇5份、烷基苯磺酸钠0.3份混合均匀制成改性液；五、真空加压浸渍处理：抽真空至真空度0.085～0.09Mpa，保持30min，加压阶段使用2.0Mpa，保持120min；六、将处理后的桦木干燥至含水率为10％-12％。
其中，三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂按照以下步骤合成：1)在反应釜中依次加入100份甲醛水溶液，用氢氧化钠水溶液调pH至9.0-10.0，加入90份三聚氰胺，然后升温至90-95℃下反应40分钟；2)降温至85℃，加入60份尿素，反应20分钟；3)降温至60℃，调pH＝6.5-7.0，加入20份磷酸二氢胺；4)降温至40℃以下出料。
本实施例所制备的改性木的各项性能对比见表1
表1改性木的各项性能对比
实施例2
本实施方式与实施例1唯一不同点是：将黑胡桃染料0.4份、改性树脂20份、水54.3份、乙醇5份、烷基苯磺酸钠0.3份混合均匀制成改性液；其它步骤及参数与实施例1完全相同。
本实施例所制备的改性木的各项性能对比见表2
表2改性木的各项性能对比
Figure BDA0000057431330000042
实施例3
本实施例与实施例1唯一不同点是：配制仿红樱桃颜色的木材染料；其它步骤及参数与实施例1完全相同。
本实施例所制备的改性木的各项性能对比见表3
表3改性木的各项性能对比
Figure BDA0000057431330000051
实施例4
本实施例与实施例1唯一不同点是：选择柞木作为试验用材；其它步骤及参数与实施例1完全相同。
本实施例所制备的改性木的各项性能对比见表4
表4改性木的各项性能对比
Figure BDA0000057431330000052
实施例5
本实施例与实施例1不同点是：配制仿红樱桃颜色的木材染料；选择柞木作为试验用材；其它步骤及参数与实施例1完全相同。
本实施例所制备的改性木的各项性能对比见表5
表5改性木的各项性能对比
Figure BDA0000057431330000053

Claims (15)

1.一种木材高端化的改性方法，包括以下步骤：
(1)配制模仿高档木材颜色的木材染料；(2)选取与高档材木纹相似但无美观的颜色的木材；(3)合成三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂；(4)将步骤(1)中的染料以及助剂加入到步骤(3)中混合均匀；(5)使用步骤(4)得到的改性液浸渍处理步骤(2)中的木材；(6)浸渍处理后干燥，即得。
2.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(1)所述的木材染料为：酸性染料、碱性染料或直接染料。
3.按照权利要求2所述的改性方法，其特征在于：步骤(1)所述的木材染料为：酸性染料或直接染料。
4.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(2)所述的木材为：与高档材木纹相似但缺乏美观的颜色的木材。
5.按照权利要求4所述的改性方法，其特征在于所述的木材包括桦木，柞木，榉木以及榆木。
6.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(3)所述的三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂为：其分子量控制在600以下，环保达到E1级。
7.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(4)所选的助剂为醇类助剂和渗透助剂。
8.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(5)所述的改性液由以下重量份的各组分组成：木材染料0.2-0.8份，三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂20-80份，水3.7-79.6份，醇类助剂0-15份，渗透助剂0.2-0.5份。
9.按照权利要求8所述的改性方法，其特征在于：步骤(5)中所述的改性液由以下重量份的各组分组成：木材染料0.4份，三聚氰胺改性低分子量脲醛树脂60份，水34.3份，醇类助剂5份，渗透助剂0.3份。
10.按照权利要求7-9任一项所述的改性方法，其特征在于：醇类助剂包括甲醇，乙醇以及丙二醇。
11.按照权利要求7-9任一项所述的改性方法，其特征在于：渗透助剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基磺酸钠，烷基苯磺酸钠，a一烯基磺酸钠以及烷基萘磺酸钠。
12.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(5)中所述采用真空加压法：抽真空至真空度0.08～0.095Mpa，保持10-60min；加压阶段使用0.5-3.0Mpa压力，保持90-240min。
13.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(5)中所述采用真空加压法：抽真空至真空度0.085～0.09Mpa，保持30min，加压阶段使用2.0Mpa，保持120min。
14.按照权利要求1所述的改性方法，其特征在于：步骤(6)中所述的干燥程度为：最终改性木材含水率控制在10％-15％。
15.按照权利要求14所述的改性方法，其特征在于：步骤(6)中所述的最终改性木材含水率为10％-12％。
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