CN104960050A - 木材增强防水的浸注溶液、制备方法及应用 - Google Patents

木材增强防水的浸注溶液、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供木材增强防水的浸注溶液，包括水、玉米淀粉或膨润土、聚乙烯醇或乙醇、E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉、消泡剂。还提供该浸注溶液的制备方法，包括部分水与玉米淀粉或膨润土混合，剩余水与聚乙烯醇或乙醇混合，玉米淀粉或膨润土混合液加入E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉，再加所有混合液混合加入消泡剂。本发明还提供该浸注溶液的应用。本发明提供的浸注溶液具备强力的粘合性，树脂胶粉能够充分与水融合，当木材浸注在该胶体溶液中，胶体溶液能扩散进入木材细胞中，与细胞壁充分粘合，使木材增容，达到增强硬度、防腐、防虫、防潮、防变形等效果。

Description

木材增强防水的浸注溶液、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及木材改性技术领域，尤其涉及木材增强防水的浸注溶液、制备方法及应用。
背景技术
为了拓展人工林木材的应用范围，提高人工林木材的经济价值，人们用各种方法对人工速生林木材进行改性。其中，木材浸渍是指将木材浸泡在水溶性低分子量树脂溶液中，树脂通过扩散进入木材细胞壁，而使木材增容，然后经干燥除去水分，最后加热使树脂固化的木材改性技术。木材浸渍工艺分为浸注和干燥固化两个阶段：浸注阶段一般采用真空加压处理，浸注液通常选用酚醛树脂、脲醛树脂、糠醇树脂、间苯二酚树脂等；干燥固化阶段一般采用加热固化的方式。
据检索，中国发明专利的木材改性方法(申请号201110335969.0)公开了一种木材改性方法，但是该方法采用的反应温度高、真空压力较大、历时长，且必须经过热固压缩处理步骤。
发明内容
本发明的目的是提供木材增强防水的浸注溶液，其能够有效地提高木材的防水性能，且浸注后的木材仅需进行高压处理，无需经过热固压缩处理步骤。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
木材增强防水的浸注溶液，由以下重量份的原料构成：
水838-918 份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 70-150份；
消泡剂 4份。
如果E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉直接与水按照上述重量份进行混合，会导致胶粉沉淀，与水不能很均匀的混合在一起。本发明中，通过增加了玉米淀粉，玉米淀粉与水混合产生糊化作用，使淀粉粒中晶质与非晶质的淀粉分子之间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液。玉米淀粉与水的混合物混合形成一种“悬浮剂”，使胶粉均匀地悬浮于溶液中不致分离和沉淀。膨润土与水的混合物也能起到相同的技术效果。
聚乙烯醇或乙醇作为良好的溶剂，其作用是：使E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉能够和玉米淀粉与水的混合物(或膨润土与水的混合物)能更好的融合。
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉与水混合成为强力的粘木胶液。将玉米淀粉、聚乙烯醇或乙醇、E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉与水混合后，形成的胶体溶液具备强力的粘合性。木材浸注在该胶体溶液中，胶体溶液能扩散进入木材细胞中，与细胞壁充分粘合，使木材增容。
一种优选实施方式中，由以下重量份的原料构成：
水 838份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 150份；
消泡剂 4份。
一种优选实施方式中，由以下重量份的原料构成：
水 888份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 100份，
消泡剂 4份。
一种优选实施方式中，由以下重量份的原料构成：
水 918份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 70份，
消泡剂 4份。
本发明还提供上述浸注溶液的制备方法，包括以下步骤：
步骤S101，将部分水与玉米淀粉或膨润土混合。
步骤S102，将剩余水与聚乙烯醇或乙醇混合，对混合液进行加热，使聚乙烯醇或乙醇溶解，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S103，将降温至60℃的玉米淀粉混合液或膨润土混合液，分次加入E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉，加入的过程中对混合液进行搅拌。将玉米淀粉混合液温度降低，防止高温破坏E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉，通过搅拌防止混合液内出现结块。
步骤S104，将步骤S102制成的混合液加入步骤S103制成的液体中，加入消泡剂，加入的过程中充分搅拌。增加消泡剂防止溶液在搅拌过程混入过多的空气，而影响浸注液的有效性。
其中，步骤S102和步骤S103的顺序可以颠倒。
一种优选实施方式中，步骤S104中，充分搅拌的时间为30分钟。
一种优选实施方式中，在步骤S101中，当采用玉米淀粉时，对玉米淀粉混合液进行加热，使玉米淀粉混合液的温度达到90℃，加热过程中对玉米淀粉混合液进行搅拌。通过加热使玉米淀粉与水充分混合。若是膨润土与部分水混合，则无需进行加热，在混合过程中充分搅拌使其均匀即可。本步骤中，玉米淀粉与水的混合物经过90℃的高温则成为一种“悬浮剂”可以使胶粉均匀的悬浮于溶液中不致分离和沉淀。膨润土与水混合也可以实现相同的技术效果。
一种优选实施方式中，在步骤S103中，E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉分三次加入玉米淀粉混合液或膨润土混合液，以保证树脂胶粉能够充分地溶解在混合液中。
本发明还提供木材增强防水的浸注溶液的应用，包括：
步骤S201，把湿度低于10％的干木材放入压力浸注罐，将所述压力浸注罐内部的空气加温到50℃-60℃，并维持1小时。
本步骤对木材进行加温处理，使干木材中的细胞得到扩张。
步骤S202，将压力浸注罐的真空度调至-0.07MPa～-0.09MPa，并维持1小时。
本步骤中，压力浸注罐内为负压力，使干木材的扩张细胞稳固。
步骤S203，将浸注溶液注入压力浸注罐内，使木材完全浸泡在浸注溶液中，将压力浸注罐的压力调至0.05MPa～0.07MPa，并维持30分钟。
本步骤中，压力浸注罐内为正压力，使浸注溶液在高压环境中充分流入木材细胞内。
步骤S204，将浸注过的木材取出，用水冲除木材表面的溶液残留物，晾干或烘干使木材的含水率降到15％以下。
晾干及烘干的方法使木材内的浸注溶液固化，达到木材增强硬度、防腐、防虫、防潮、防变形等效果。现有的木材改性方法中，需要通过经过高温热固压缩处理，使木材中半纤维素产生降解糖化、木素发生热塑融合。本发明中的浸注溶液对木材浸注后无需进行高温处理，因为聚乙烯醇或乙醇、玉米淀粉保证了树脂胶粉在溶液中的充分融合，使其能有效进入木材细胞内，达到增容，无需再利用高温使半纤维素和木素发生反应，即可达到同样的防水效果。
本发明的有益效果为：
1)本发明提供的浸注溶液具备强力的粘合性，且树脂胶粉能够充分与水融合，当木材浸注在该胶体溶液中，胶体溶液能扩散进入木材细胞中，与细胞壁充分粘合，使木材增容；
2)本发明提供的浸注溶液应用能够充分进入木材细胞内，达到增强硬度、防腐、防虫、防潮、防变形等效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种实施方式中，浸注溶液的制备方法流程图；
图2是本发明的一种实施方式中，浸注溶液的应用流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供的木材增强防水的浸注溶液的应用，首先按照以下方式制备浸注溶液，如图1：
步骤S101，将818公斤的水与30公斤的玉米淀粉加入反应釜内混合，对混合液进行加热，使混合液的温度达到90℃，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S102，将20公斤的水与2公斤的聚乙烯醇加入另一个反应釜内混合，对混合液进行加热，使聚乙烯醇融化，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S103，将步骤S101制成的混合液降温至60℃，分三次加入150公斤的E1级脲醛树脂胶粉。第一次加入50公斤，加入后搅拌10分钟，再加入50公斤，搅拌10分钟；第三次加入剩余的E1级脲醛树脂胶粉，搅拌至少10分钟。
步骤S104，将步骤S102制成的混合液加入步骤S103制成的液体中，加入4公斤消泡剂，加入的过程中充分搅拌30分钟。
然后按照以下方式对干木材进行处理，如图2：
步骤S201，把湿度低于10％的干木材放入压力浸注罐，将压力浸注罐内部的空气加温到60℃，并维持1小时，使干木材的细胞得到扩张；
步骤S202，将压力浸注罐的真空度调至-0.08MPa，并维持1小时，从而稳固扩张的细胞。
步骤S203，将浸注溶液注入压力浸注罐内，使木材完全浸泡在浸注溶液中，将压力浸注罐的压力调至0.06MPa，并维持30分钟。压力浸注罐内为正压力，压力将浸注溶液压入木材的细胞内。
步骤S204，将浸注过的木材取出，用水冲除木材表面的溶液残留物，晾干使木材的含水率降到15％以下。
实施例2
本发明提供的木材增强防水的浸注溶液的应用，首先按照以下方式制备浸注溶液：
步骤S101，将868公斤的水与30公斤的膨润土加入反应釜内混合，对混合液进行搅拌；
步骤S102，将20公斤的水与2公斤的乙醇加入另一个反应釜内混合，对混合液进行加热，使乙醇融化，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S103，分三次加入100公斤的E1级脲醛树脂胶粉。第一次加入40公斤，加入后搅拌10分钟，再加入30公斤，搅拌10分钟；第三次加入剩余的E1级脲醛树脂胶粉，搅拌至少10分钟。
步骤S104，将步骤S102制成的混合液加入步骤S103制成的液体中，加入4公斤消泡剂，加入的过程中充分搅拌30分钟。
然后按照以下方式对干木材进行处理：
步骤S201，把湿度低于10％的干木材放入压力浸注罐，将压力浸注罐内部的空气加温到50℃，并维持1小时；
步骤S202，将压力浸注罐的真空度调至-0.07MPa，并维持1小时；
步骤S203，将浸注溶液注入压力浸注罐内，使木材完全浸泡在浸注溶液中，将压力浸注罐的压力调至0.05MPa，并维持30分钟；
步骤S204，将浸注过的木材取出，用水冲除木材表面的溶液残留物，晾干使木材的含水率降到15％以下。
实施例3
本发明提供的木材增强防水的浸注溶液的应用，首先按照以下方式制备浸注溶液：
步骤S101，将898公斤的水与30公斤的玉米淀粉加入反应釜内混合，对混合液进行加热，使混合液的温度达到90℃，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S102，将20公斤的水与2公斤的聚乙烯醇加入另一个反应釜内混合，对混合液进行加热，使聚乙烯醇融化，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S103，将步骤S101制成的混合液降温至60℃，分三次加入70公斤的E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉。第一次加入20公斤，加入后搅拌10分钟，再加入30公斤，搅拌10分钟；第三次加入剩余的E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉，搅拌至少10分钟。
步骤S104，将步骤S102制成的混合液加入步骤S103制成的液体中，加入4公斤消泡剂，加入的过程中充分搅拌30分钟。
然后按照以下方式对干木材进行处理：
步骤S201，把湿度低于10％的干木材放入压力浸注罐，将压力浸注罐内部的空气加温到55℃，并维持1小时；
步骤S202，将压力浸注罐的真空度调至-0.09MPa，并维持1小时；
步骤S203，将浸注溶液注入压力浸注罐内，使木材完全浸泡在浸注溶液中，将压力浸注罐的压力调至0.07MPa，并维持30分钟；
步骤S204，将浸注过的木材取出，用水冲除木材表面的溶液残留物，晾干使木材的含水率降到15％以下。
将上述三个实施例制成的木材进行水煮试验。将样品分别放置在沸水中煮四个小时，四个小时将样品从沸水中取出，晾干，对三个样本进行测试，具体数据如表一。
表一
将上述三个实施例制成的木材放置在潮湿环境中试验。潮湿环境指空气中的相对湿度至少达到70％以上。试验时间为六个月，其中，经历春天雨季，试验结束后对对三个样本进行测试，具体数据如表二。
表二
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.木材增强防水的浸注溶液，其特征在于，由以下重量份的原料构成：
水 838-918份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 70-150份；
消泡剂 4份。
2.根据权利要求1所述的木材增强防水的浸注溶液，其特征在于，由以下重量份的原料构成：
水 838份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 150份；
消泡剂 4份。
3.根据权利要求1所述的木材增强防水的浸注溶液，其特征在于，由以下重量份的原料构成：
水 888份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 100份，
消泡剂 4份。
4.根据权利要求1所述的木材增强防水的浸注溶液，其特征在于，由以下重量份的原料构成：
水 918份；
玉米淀粉或膨润土 30份；
聚乙烯醇或乙醇 2份；
E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉 70份，
消泡剂 4份。
5.如权利要求1-4之一所述木材增强防水的浸注溶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101，将部分水与玉米淀粉或膨润土混合；
步骤S102，将剩余水与聚乙烯醇或乙醇混合，对混合液进行加热，使聚乙烯醇或乙醇溶解，加热过程中对混合液进行搅拌；
步骤S103，将降温至60℃的玉米淀粉混合液或膨润土混合液，分次加入E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉，加入的过程中对混合液进行搅拌；
步骤S104，将步骤S102制成的混合液加入步骤S103制成的液体中，加入消泡剂，加入的过程中充分搅拌。
6.根据权利要求5所述木材增强防水的浸注溶液的制备方法，其特征在于：步骤S104中，充分搅拌的时间为30分钟。
7.根据权利要求5所述木材增强防水的浸注溶液的制备方法，其特征在于：在步骤S101中，当采用玉米淀粉时，对玉米淀粉混合液进行加热，使玉米淀粉混合液的温度达到90℃，加热过程中对玉米淀粉混合液进行搅拌。
8.根据权利要求5-7任一所述木材增强防水的浸注溶液的制备方法，其特征在于：在步骤S103中，E1级脲醛树脂胶粉或E1级三聚氰胺脲醛树脂胶粉分三次加入玉米淀粉混合液或膨润土混合液。
9.如权利要求1-8之一所述木材增强防水的浸注溶液的应用，其特征在于，包括：
步骤S201，把湿度低于10％的干木材放入压力浸注罐，将所述压力浸注罐内部的空气加温到50℃～60℃，并维持1小时；
步骤S202，将压力浸注罐的真空度调至-0.07MPa～-0.09MPa，并维持1小时；
步骤S203，将浸注溶液注入压力浸注罐内，使木材完全浸泡在浸注溶液中，将压力浸注罐的压力调至0.05MPa～0.07MPa，并维持30分钟；
步骤S204，将浸注过的木材取出，用水冲除木材表面的溶液残留物，晾干或烘干使木材的含水率降到15％以下。
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