CN103963127A - 木材及棉纤维处理剂、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种木材及棉纤维处理剂，含有如下重量份的各原料：40％乙二醛45-150、99％乙二醇10-38、催化剂2-5.6、30％氢氧化钠0.3-0.7和水60-150；所述催化剂包括但不限于过氧化物和/或酸酐等。本发明还提供所述处理剂的制备方法及应用。利用本发明处理剂处理木材及棉纤维，不但能赋予优良的尺寸稳定功能，同时还具有较好的疏水性能。处理木材增重率在20％时，尺寸稳定性ASE可达70％以上。另外，本发明处理剂具有较好的抗流失性能。

Description

木材及棉纤维处理剂、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地说，涉及一种木材及棉纤维处理剂、其制备方法及应用。

背景技术

木材及其制品广泛应用于室内装修、家具制造、房屋建筑及外部装饰中，但其存在干缩湿胀、尺寸稳定性差的问题，影响了其制品使用寿命与用途。如何提高尺寸稳定性已成为木材加工行业广泛关注的问题。

棉纤维广泛应用于纺织品生产，棉纤维主要成分为纤维素，吸湿性强，尺寸稳定性差，制成的服装等制品保型性差，易起皱、变形，影响产品的使用。因此，如何提高棉制品的尺寸稳定性也备受纺织行业关注。

目前，提高木材及其制品尺寸稳定的方法主要有物理改性和化学改性两种方法。物理改性主要是通过对木材及其制品进行表面包覆或者细胞壁的物理填充作用以减少木材随水分的变化。例如：油漆涂刷、石蜡浸渍、树脂浸渍处理等。化学改性主要是通过与细胞壁中的吸水性羟基进行化学反应封闭或者去除亲水性羟基，进而提高木材及制品的尺寸稳定性。而棉纤维主要是通过化学改性来提高其抗皱性能，减少吸湿性。化学交联改性是一种有效的改性方法，能显著提高木材及棉纤维的尺寸稳定。通常使用的交联剂主要有：甲醛、多羟基羧酸、N-羟甲基树脂、氨基树脂、多元醛等。这些交联剂能赋予被改性物良好的尺寸稳定性，降低其吸水性，并能起到增强效果，因而被广泛使用。

例如，何华玲等(纯棉织物的柠檬酸-戊二醛无甲醛防皱整理，化学工程与材料，2010年第17卷第4期)公开了一种新型棉织物整理剂，其主要是由柠檬酸、戊二醛、磷酸二氢铵按一定比例配成的整理剂。在一定条件下对棉织物进行焙烘处理，能获得良好的整理效果，其褶皱回复角、白度、断裂强力和耐洗性能都有显著提高。

CN101956322A公开了一种无醛织物免烫整理剂及其制备方法，该阻燃剂由丙烯酰胺、乙二醛、邻苯二甲酸酐、硫酸和过硫酸钾聚合而成，适用于纺织物的免烫处理，能够提高染色织物和印花织物的牢度。与传统N-羟甲基酰胺树脂相比，该整理剂无醛、环保、成本低。

CN101634108公开了一种纯棉服装用树脂整理剂，该整理剂是一种以醚化改性乙二醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯柔软剂、有机硅氧烷柔软剂、MgCl₂·6H₂O和水等为主体制成的多组分树脂整理剂。与常规树脂整理剂相比，生产工艺简单、操作容易、整理效果好。

CN102658572A公开了的一种速生材浸渍液，它主要由甲醛、尿素、羧基纤维素钠、氨水、三聚氰胺和乙醇胺、聚乙烯醇、六次甲基四胺制备而成。该浸渍液处理的木材具有阻燃、防霉、防腐、抗菌、防白蚁、抗变形等特点。

CN102085679A中公开了一种木材改性液及其制备方法，该改性液包括低分子量酚醛树脂、助剂和水。使用该改性液改性的木材力学性能得到显著提高，能解决木材开裂变形等天然缺陷，还赋予木材阻燃、防腐、防蛀等功能。

CN102975250A中公开了一种木材改性剂及其制备方法，该木材改性剂包括磷酸、尿素、催化剂和丁烷羧酸，该专利首次将丁烷四羧酸用木木材改性。与现有改性技术相比，该专利技术处理木材的尺寸稳定高，且成本低廉。

尽管上述公开的处理剂具有一定的优势与效果，但是也都各自存在着缺点，例如存在甲醛释放，或抗流失性差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种不含甲醛，制备简单，且抗流失性好的木材及棉纤维处理剂。

本发明的另一目的是提供上述处理剂的制备方法及应用。

为了实现本发明目的，本发明的一种木材及棉纤维处理剂，含有如下重量份的各原料：40％乙二醛45-150、99％乙二醇10-38、催化剂2-5.6、30％氢氧化钠0.3-0.7和水60-150。其中，所述催化剂包括但不限于过氧化物和/或酸酐等。

所述过氧化物包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等，所述酸酐包括但不限于马来酸酐、邻苯二甲酸酐等。

本发明还提供所述处理剂的制备方法，向反应容器中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和催化剂，搅拌后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

前述的制备方法，搅拌时间优选5分钟。

本发明进一步提供所述处理剂在稳定木材及棉纤维尺寸中的应用。将木材或棉纤维试件浸泡于所述处理剂中，在0.09-0.1MPa真空条件下浸渍处理10-30分钟，再于常压下浸渍10-300分钟；取出试件于60℃干燥1-8小时(使改性剂在木材内部均匀分布，同时防止开裂)，然后于120℃固化1-4小时。

本发明具有以下优点：

(一)本发明处理剂处理木材及棉纤维不但能赋予优良的尺寸稳定功能，同时还具有较好的疏水性能。处理木材增重率在20％时，尺寸稳定性ASE可达70％以上。

(二)本发明处理剂具有较好的抗流失性能。

(三)本发明处理剂的制备方法和处理工艺简单。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

以下实施例中涉及到的“％”，针对乙二醛和乙二醇的浓度为体积百分比浓度，30％氢氧化钠是指100mL溶液中含有氢氧化钠30克。实施例1木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)45g

乙二醇(99％)10g

过硫酸铵4g

氢氧化钠(30％)0.4g

水135g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和过硫酸铵，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实施例2木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)90g

乙二醇(99％)38g

过硫酸钠4g

氢氧化钠(30％)0.5g

水90g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和过硫酸钠，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实施例3木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)60g

乙二醇(99％)13g

马来酸酐2.8g

氢氧化钠(30％)0.3g

水60g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和马来酸酐，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实施例4木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)120g

乙二醇(99％)26g

马来酸酐2.8g

过硫酸铵2.8g

氢氧化钠(30％)0.6g

水120g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇、马来酸酐和过硫酸铵，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实施例5木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)150g

乙二醇(99％)32g

过硫酸铵3g

氢氧化钠(30％)0.7g

水150g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和过硫酸铵，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实施例6木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)100g

乙二醇(99％)22g

过硫酸铵2.2g

氢氧化钠(30％)0.7g

水100g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和过硫酸铵，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实施例7木材及棉纤维处理剂及其制备方法

1、按以下重量配比进行原料备料：

乙二醛(40％)50g

乙二醇(99％)11g

过硫酸铵2g

氢氧化钠(30％)0.3g

水150g

2、配制方法：

向反应釜中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和过硫酸铵，搅拌5分钟后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

3、处理剂技术指标：

外观透明液体，pH值2.0-4.5。

实验例1-5采用处理剂对实木进行处理试验

分别采用本发明实施例1-5中制备的处理剂对实木进行处理。

1、实验材料

杨木，尺寸20×20×20mm³，含水率7％-9％；

2、具体实验步骤：

1)将杨木试件分别浸泡于本发明实施例1-5的处理剂中，在0.09MPa真空条件下对试件进行浸渍处理30分钟；

2)取出试件，在60℃烘干8小时(使改性剂在木材内部均匀分布，同时防止开裂)，然后在120℃条件下固化4小时；

3)将试件于常温蒸馏水中浸泡24小时；

4)在105℃条件下烘至绝干，测其重量。

3、各项指标计算和检测

1)增重率(WPG)测试。计算公式如下：

$\mathrm{WPG}(\%)=\frac{\mathrm{Wt}-\mathrm{Wu}}{\mathrm{Wu}}\×100$

其中，Wt为改性后试件绝干重量，Wu为未改性试件绝干重量。

2)尺寸稳定性(ASE)测试。计算公式如下：

$\mathrm{ASE}(\%)=\frac{\mathrm{Su}-\mathrm{St}}{\mathrm{Su}}\×100$

其中，St为改性试件体积变化率，Su为未改性试件体积变化率。

3)吸水性测试。计算公式如下：

$\mathrm{WU}(\%)=\frac{\mathrm{Ww}-\mathrm{Wd}}{\mathrm{Wd}}\×100$

其中：Ww为试件吸水重量，Wd为试件绝干重。

4)流失率测试。计算公式如下：

$L(\%)=\frac{\mathrm{Wiw}-\mathrm{Wfw}}{\mathrm{Wfw}}\×100$

其中：Wiw为改性材绝干重量，Wfw为改性材24小时水浸泡后绝干重量。

实验例6-7采用处理剂对棉纤维进行处理试验

采用本发明实施例6和7中制备的处理剂对棉纤维进行处理。

具体实验步骤：

1)将棉纤维分别放入本发明实施例6、7的处理剂中，在0.09MPa真空条件下对试样进行浸渍处理30分钟；

3)取出试样，在60℃烘干4小时，然后在140℃条件下固化4小时，称重；

4)将试件于25℃，85％湿度条件下进行调湿处理24小时，然后称重；

4)将试件于常温蒸馏水中浸泡24小时；

5)在105℃条件下烘至绝干，测其重量。

6)计算增重率、ASE、流失率、吸湿率，方法同实验例1-5。

对照例1

除将本发明处理剂改为蒸馏水浸渍处理杨木以外，其他制备步骤与实验例1-5相同。

对照例2

除将本发明处理剂改为蒸馏水浸渍处理棉纤维以外，其他制备步骤与实验例6-7相同。

实验例1-7及对比例1-2处理木材与棉纤维的性能比较结果如表1所示。

表1处理木材与棉纤维的性能

实验例	ASE(％)	增重率(％)	流失率(％)	吸水率、吸湿率(％)
					实验例1	64.5	21.2	25.2	72.6
实验例2	62.6	34.5	14.1	74.7

实验例3	62.7	47.0	30.8	62.7
					实验例4	67.3	45.1	15.8	40.1
实验例5	67.4	41.9	10.1	29.6
					实验例6	-	53.3	21.3	4.6*
实验例7	-	44.8	27.1	3.5*
					对照例1	-	-	-	109.0
对照例2	-	-	-	8.1*

注：*为24小时吸湿率。

实验结果表明，利用本发明处理剂处理木材，表现出较高的尺寸稳定作用，且具有较好的抗流失性和良好的抗吸水性能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种木材及棉纤维处理剂，其特征在于，含有如下重量份的各原料：40％乙二醛45-150、99％乙二醇10-38、催化剂2-5.6、30％氢氧化钠0.3-0.7和水60-150；

其中，所述催化剂包括但不限于过氧化物和/或酸酐。

2.根据权利要求1所述的处理剂，其特征在于，所述过氧化物包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠，所述酸酐包括但不限于马来酸酐、邻苯二甲酸酐。

3.权利要求1或2所述处理剂的制备方法，其特征在于，向反应容器中依次加入40％乙二醛、99％乙二醇和催化剂，搅拌后加入氢氧化钠，最后加入水，混匀，即得。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，搅拌时间为5分钟。

5.权利要求1或2所述处理剂在稳定木材及棉纤维尺寸中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，将木材或棉纤维试件浸泡于所述处理剂中，在0.09-0.1MPa真空条件下浸渍处理10-30分钟，再于常压下浸渍10-300分钟；取出试件于60℃干燥1-8小时，然后于120℃固化1-4小时。