CN107363952A - 一种改善竹材吸湿变形的处理工艺 - Google Patents

一种改善竹材吸湿变形的处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，涉及竹材处理技术领域，包括：（1）清洗；（2）表面接枝；（3）配制基液；（4）竹材处理；本发明提供的一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，使得竹材内部纤维的强度和韧性得到显著的提高，同时，也大量降低了竹材内部的亲水羟基，从而降低了竹材的亲水性，然后通过丙烯酸树酯，进行加固，形成致密的防护膜，进一步的降低了竹材的吸水膨胀性，进而提高了竹材的尺寸稳定性。

Description

一种改善竹材吸湿变形的处理工艺
技术领域
本发明属于竹材处理技术领域，具体涉及一种改善竹材吸湿变形的处理工艺。
背景技术
我国是竹子大国，竹子产量大，有悠久的竹材种植和使用历史。竹材具有韧性好、强度大的优点，在家装建材市场上被制作成展平竹材、重组竹材料，广泛的用作室内、外地板和家具等的加工与制作。然而竹材内含有大量的糖分、蛋白质，内含物丰富，因此极易受到竹腐真菌的侵害与腐蚀 ；木质素、半纤维素和纤维素的存在，使重组竹材料的尺寸稳定性差 ；上述问题都对竹材在应用中、尤其是户外的应用中的耐久性和稳定性提出了严峻的考验；同时竹材作为一种速生、可再生的最有可能替代木材的材料之一，具有强度高，韧性大、刚性好、易加工等特征，但又存在易吸湿变形的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改善竹材吸湿变形的处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：将竹材放入无水乙醇中浸泡20-30min，然后采用去离子水进行表面清洗，烘干至恒重；
（2）表面接枝：将步骤（1）处理后的竹材浸泡碱液中10-15min，然后取出，自然沥干后，再放入接枝溶液中，经过真空脱气后，在80-90℃下恒温处理3-5小时，然后取出竹材，放入去离子水中，在40℃下浸泡24小时，然后取出，表面擦干；所述接枝溶液中每升中含有3.2mol丙烯酸、0.05mol引发剂和0.15mol海藻酸钠；
（3）配制基液：将香椿木粉采用75%体积百分比浓度乙醇溶剂，按料液比1: 40，在70℃下回流提取5h，离心得上清液，再经过旋转蒸发浓缩，然后冷冻干燥制得醇提物，将醇提物按1:120-150质量比例与去离子水均匀混合，在55℃恒温下搅拌，得到基液；
（4）竹材处理：将步骤（2）处理后的竹材浸泡到步骤（3）制备的基液中，在50℃下，保温20min，然后向基液中添加其质量10-15%的铝盐，搅拌至溶解，然后向基液中添加其质量5%的丙烯酸树酯，以200r/min转速搅拌15min，再然后将饱和氨水缓慢的滴加到基液中，至pH值为9.2停止，在80℃下，保温2小时，然后取出竹材，将竹材在真空下干燥至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（2）中碱液为质量分数为5%的氢氧化钾溶液，浸泡温度为60℃。
进一步的，所述步骤（2）中引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。
进一步的，所述步骤（3）中恒温搅拌搅拌速度为1500r/min。
进一步的，所述步骤（4）中铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的任一种。
进一步的，所述步骤（4）中饱和氨水缓慢的滴加到基液中滴加速度为0.02mL/2s。
本发明相比现有技术具有以下优点：竹材内含有的纤维素、半纤维素、木素和各种内含物以及竹材的特殊微观结构，本发明通过采用无水乙醇对竹材进行浸泡处理，取出竹材表面的污物和油脂杂质，然后再将竹材放入接枝液中进行竹材表面接枝反应，使得丙烯酸与海藻酸钠一定量的接枝到竹材表面，然后，将经过接枝处理后的竹材放入基液中浸泡，从而使得基液进入到竹材内部纤维素晶区，再通过向基液中添加铝盐和丙烯酸树酯，能够使得接枝后的竹材内部组织细胞紧密结合纳米氢氧化钠粒子，从而使得竹材内部纤维的强度和韧性得到显著的提高，同时，也大量降低了竹材内部的亲水羟基，从而降低了竹材的亲水性，然后通过丙烯酸树酯，进行加固，形成致密的防护膜，进一步的降低了竹材的吸水膨胀性，进而提高了竹材的尺寸稳定性。
具体实施方式
实施例1
一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：将竹材放入无水乙醇中浸泡20min，然后采用去离子水进行表面清洗，烘干至恒重；
（2）表面接枝：将步骤（1）处理后的竹材浸泡碱液中10min，然后取出，自然沥干后，再放入接枝溶液中，经过真空脱气后，在80℃下恒温处理3小时，然后取出竹材，放入去离子水中，在40℃下浸泡24小时，然后取出，表面擦干；所述接枝溶液中每升中含有3.2mol丙烯酸、0.05mol引发剂和0.15mol海藻酸钠；
（3）配制基液：将香椿木粉采用75%体积百分比浓度乙醇溶剂，按料液比1: 40，在70℃下回流提取5h，离心得上清液，再经过旋转蒸发浓缩，然后冷冻干燥制得醇提物，将醇提物按1:120质量比例与去离子水均匀混合，在55℃恒温下搅拌，得到基液；
（4）竹材处理：将步骤（2）处理后的竹材浸泡到步骤（3）制备的基液中，在50℃下，保温20min，然后向基液中添加其质量10%的铝盐，搅拌至溶解，然后向基液中添加其质量5%的丙烯酸树酯，以200r/min转速搅拌15min，再然后将饱和氨水缓慢的滴加到基液中，至pH值为9.2停止，在80℃下，保温2小时，然后取出竹材，将竹材在真空下干燥至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（2）中碱液为质量分数为5%的氢氧化钾溶液，浸泡温度为60℃。
进一步的，所述步骤（2）中引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。
进一步的，所述步骤（3）中恒温搅拌搅拌速度为1500r/min。
进一步的，所述步骤（4）中铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的任一种。
进一步的，所述步骤（4）中饱和氨水缓慢的滴加到基液中滴加速度为0.02mL/2s。
实施例2
一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：将竹材放入无水乙醇中浸泡30min，然后采用去离子水进行表面清洗，烘干至恒重；
（2）表面接枝：将步骤（1）处理后的竹材浸泡碱液中15min，然后取出，自然沥干后，再放入接枝溶液中，经过真空脱气后，在90℃下恒温处理5小时，然后取出竹材，放入去离子水中，在40℃下浸泡24小时，然后取出，表面擦干；所述接枝溶液中每升中含有3.2mol丙烯酸、0.05mol引发剂和0.15mol海藻酸钠；
（3）配制基液：将香椿木粉采用75%体积百分比浓度乙醇溶剂，按料液比1: 40，在70℃下回流提取5h，离心得上清液，再经过旋转蒸发浓缩，然后冷冻干燥制得醇提物，将醇提物按1: 150质量比例与去离子水均匀混合，在55℃恒温下搅拌，得到基液；
（4）竹材处理：将步骤（2）处理后的竹材浸泡到步骤（3）制备的基液中，在50℃下，保温20min，然后向基液中添加其质量15%的铝盐，搅拌至溶解，然后向基液中添加其质量5%的丙烯酸树酯，以200r/min转速搅拌15min，再然后将饱和氨水缓慢的滴加到基液中，至pH值为9.2停止，在80℃下，保温2小时，然后取出竹材，将竹材在真空下干燥至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（2）中碱液为质量分数为5%的氢氧化钾溶液，浸泡温度为60℃。
进一步的，所述步骤（2）中引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。
进一步的，所述步骤（3）中恒温搅拌搅拌速度为1500r/min。
进一步的，所述步骤（4）中铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的任一种。
进一步的，所述步骤（4）中饱和氨水缓慢的滴加到基液中滴加速度为0.02mL/2s。
实施例3
一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：将竹材放入无水乙醇中浸泡25min，然后采用去离子水进行表面清洗，烘干至恒重；
（2）表面接枝：将步骤（1）处理后的竹材浸泡碱液中12min，然后取出，自然沥干后，再放入接枝溶液中，经过真空脱气后，在85℃下恒温处理3-5小时，然后取出竹材，放入去离子水中，在40℃下浸泡24小时，然后取出，表面擦干；所述接枝溶液中每升中含有3.2mol丙烯酸、0.05mol引发剂和0.15mol海藻酸钠；
（3）配制基液：将香椿木粉采用75%体积百分比浓度乙醇溶剂，按料液比1: 40，在70℃下回流提取5h，离心得上清液，再经过旋转蒸发浓缩，然后冷冻干燥制得醇提物，将醇提物按1:130质量比例与去离子水均匀混合，在55℃恒温下搅拌，得到基液；
（4）竹材处理：将步骤（2）处理后的竹材浸泡到步骤（3）制备的基液中，在50℃下，保温20min，然后向基液中添加其质量12%的铝盐，搅拌至溶解，然后向基液中添加其质量5%的丙烯酸树酯，以200r/min转速搅拌15min，再然后将饱和氨水缓慢的滴加到基液中，至pH值为9.2停止，在80℃下，保温2小时，然后取出竹材，将竹材在真空下干燥至恒重，即可。
进一步的，所述步骤（2）中碱液为质量分数为5%的氢氧化钾溶液，浸泡温度为60℃。
进一步的，所述步骤（2）中引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。
进一步的，所述步骤（3）中恒温搅拌搅拌速度为1500r/min。
进一步的，所述步骤（4）中铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的任一种。
进一步的，所述步骤（4）中饱和氨水缓慢的滴加到基液中滴加速度为0.02mL/2s。
对比例1：与实施例1区别仅在于不经过步骤（2）处理。
对比例2：与实施例1区别仅在于步骤（4）中不添加铝盐。
对比例3：与实施例1区别仅在于步骤（4）中不添加丙烯酸树酯。
试验：
将相同材质的竹材切割成规格为20cm×1cm×2mm的竹板，随机分成7组，其中6组分别依次采用实施例与对比例方法处理，另外一组为空白对照组，将各组试样放到清水中，完全浸没，浸泡48h，然后取出，对各组试样纵向与横向尺寸进行测量，对比纵向与横向的变形率%：
表1
纵向变形率% 横向变形率%
实施例1 0.163 0.082
实施例2 0.160 0.081
实施例3 0.159 0.078
对比例1 1.586 1.293
对比例2 2.081 1.597
对比例3 0.536 0.321
对照组 5.242 4.617
由表1可以看出，本发明处理后的竹材抵抗吸湿变形性能得到显著的提高。

Claims (6)

1.一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）清洗：将竹材放入无水乙醇中浸泡20-30min，然后采用去离子水进行表面清洗，烘干至恒重；
（2）表面接枝：将步骤（1）处理后的竹材浸泡碱液中10-15min，然后取出，自然沥干后，再放入接枝溶液中，经过真空脱气后，在80-90℃下恒温处理3-5小时，然后取出竹材，放入去离子水中，在40℃下浸泡24小时，然后取出，表面擦干；所述接枝溶液中每升中含有3.2mol丙烯酸、0.05mol引发剂和0.15mol海藻酸钠；
（3）配制基液：将香椿木粉采用75%体积百分比浓度乙醇溶剂，按料液比1: 40，在70℃下回流提取5h，离心得上清液，再经过旋转蒸发浓缩，然后冷冻干燥制得醇提物，将醇提物按1:120-150质量比例与去离子水均匀混合，在55℃恒温下搅拌，得到基液；
（4）竹材处理：将步骤（2）处理后的竹材浸泡到步骤（3）制备的基液中，在50℃下，保温20min，然后向基液中添加其质量10-15%的铝盐，搅拌至溶解，然后向基液中添加其质量5%的丙烯酸树酯，以200r/min转速搅拌15min，再然后将饱和氨水缓慢的滴加到基液中，至pH值为9.2停止，在80℃下，保温2小时，然后取出竹材，将竹材在真空下干燥至恒重，即可。
2.如权利要求1所述的一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）中碱液为质量分数为5%的氢氧化钾溶液，浸泡温度为60℃。
3.如权利要求2所述的一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）中引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯。
4.如权利要求1所述的一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，其特征在于，所述步骤（3）中恒温搅拌搅拌速度为1500r/min。
5.如权利要求1所述的一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，其特征在于，所述步骤（4）中铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的任一种。
6.如权利要求1所述的一种改善竹材吸湿变形的处理工艺，其特征在于，所述步骤（4）中饱和氨水缓慢的滴加到基液中滴加速度为0.02mL/2s。
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