CN108705634A - 一种基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木及制造方法。方法包括配置乳液1和乳液2，乳液1的浓度大于乳液2的浓度；提供一封闭储存器；将木材安装到通孔内并让木材与密封件密封，用压板压紧木材；在第一空间内加入乳液1，在第二空间内加入乳液2；给第一空间内1‑3MPa的压力，并持续20‑25小时；对第一空间的压力解压，将木材取出，对木材进行减压蒸馏除去阻聚剂；将木材静置20‑24h后加热升温至70～80℃并保温1‑2小时；将木材加热到100‑120℃，持续时间8‑10小时，然后将至常温制得陶瓷木。本发明在木材内发生共聚反应和固化，而且聚合物的渗透快且均匀。

Description

一种基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木及制造方法
技术领域
本发明涉及陶瓷木，尤其是使用在家具、装饰材料、建筑材料、艺术品等上的陶瓷木。
背景技术
木材的应用非常的广泛，如家具、装饰材料、建筑材料、艺术品等等。对于长久使用的木材来说，一般需要做防腐、防水处理，在进行上述处理过程中，通常采用防腐防水材料对木材进行处理，但目前的防腐防水材料只在木材的表面，难以进入到木材的缝隙中，这样，一旦木材表面的防腐防水材料被破坏，则木材的防腐、防水性能下降，木材容易出现变形、发霉等现象。目前市面的防腐木，是采用防腐剂处理，不防水，一旦防腐剂失效，就开始腐蚀、发霉，不是真正的防腐木。
目前也出现了陶瓷木，但在制造过程中，聚合物难以渗透到木材内，而且容易造成渗透的聚合物不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木及制造方法，本发明在木材内发生共聚反应和固化，而且聚合物的渗透快且均匀。
为达到上述目的，一种基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木的制造方法，包括如下步骤：
(1)配置乳液1和乳液2，乳液1的浓度大于乳液2的浓度；乳液1由甲基丙烯酸甲酯、水性聚氨酯、引发剂偶氮二异丁腈、阻聚剂和固化剂制备而成，乳液2由甲基丙烯酸甲酯、水性聚氨酯、引发剂偶氮二异丁腈、阻聚剂和固化剂制备而成；
(2)提供一封闭储存器，在封闭储存器中部设有将封闭储存器内部空间隔离成第一空间和第二空间的隔板，在隔板上设有通孔，在通孔的四周设有密封件，在隔板上设有压板；
(3)将木材安装到通孔内并让木材与密封件密封，用压板压紧木材；
(4)在第一空间内加入乳液1，在第二空间内加入乳液2；
(5)给第一空间内1-3MPa的压力，并持续20-25小时；在该过程中，乳液1因压力、浓度的作用经木材渗透到第二空间内，同时在木材内填充满乳液1；
(6)对第一空间的压力解压，将木材取出，对木材进行减压蒸馏除去阻聚剂；
(7)将木材静置20-24h后加热升温至70～80℃并保温1-2小时；
(8)将木材加热到100-120℃，持续时间8-10小时，然后将至常温制得陶瓷木。制得的陶瓷木中在木材的缝隙内填充有经固化且与木材纤维形成网状结构的共聚物。
进一步的，乳液1原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液1原料的重量百分比为25％-30％，乳液2原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液2原料的重量百分比为18％-23％。
进一步的，乳液1的原料的重量百分比为：
乳液2的原料的重量百分比为：
进一步的，阻聚剂为2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚。
进一步的，所述的固化剂为芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼中的一种。
物质对木材的渗透，从热力学观点来看，是分子扩散过程。当渗透物与一边浓度高、另一边浓度低的木材接触时，在高浓度侧，渗透物质首先溶解于木材，然后在木材中向低浓度一侧扩散。根据Fick定律，即单位时间、单位面积的渗透物质透过量与浓度梯度成正比。
F＝-Ddc/dx则Fdx＝-Ddc(c＝ρ.A)
从浓度c1→c2积分
Fd＝-D(c2-c1)＝D(c2-c1)
F＝D(c2-c1)/d
根据Fick定律，c＝sP，则
F＝D(sP1-sP2)/d＝Ds(P1-P2)/d
得出渗透系数Pg的表达式：
F＝Pg(P1-P2)/d
式中F-等透过量(cm3/cm2.s)；
P1、P2-为两侧高、低分压(KPa)；
D-扩散系数(cm/s)
S-溶解度参数(cm3.cm/cm2.s.KPa)。
如果设Q为渗透物质总量，则
F＝Q/tA
式中t-渗透时间
A-渗透面积
这样，可获得有用的渗透设计计算公示：
Q＝Pg.A.t△P/d
△P＝P1-P2
可见渗透量与渗透系数、木材面积、存放时间和分压差成正比，与木材厚度成反比。
基于上述原理，制备了浓度不同的乳液1和乳液2，并将木材放置到通孔的位置，给第一空间加压，让第一空间与第二空间之间形成压差，这样，乳液1就能快速的均匀的进入到木材内。而加入阻聚剂的目的是为了防止乳液在未进入到木材内后发生共聚反应。当乳液进入到木材内后，出去阻聚剂，让乳液的原料在木材内发生共聚反应生成聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液，然后在固化剂的作用下固化形成填充物，让填充物与木材纤维形成网状结构。
因此，在本发明中，能让进入到木材内的乳液均匀，并能快速的进入到木材内，通过该方法制造得到的陶瓷木，让木材的内外保持一致，让木材像陶瓷一样防腐、防水、防蛀、尺寸稳定、使用寿命长，性能好，使得木材不容易变形、发霉，同时耐用。
甲基丙烯酸甲酯的含量会直接影响聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的形成，因此，采用本发明的甲基丙烯酸甲酯用量。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为隔板和压板的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木的制造方法，包括如下步骤：
(1)配置乳液1和乳液2，乳液1的浓度大于乳液2的浓度。乳液1由甲基丙烯酸甲酯、水性聚氨酯、引发剂偶氮二异丁腈、阻聚剂和固化剂制备而成，乳液2由甲基丙烯酸甲酯、水性聚氨酯、引发剂偶氮二异丁腈、阻聚剂和固化剂制备而成；其中，乳液1原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液1原料的重量百分比为25％-30％，乳液2原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液2原料的重量百分比为18％-23％，具体的重量百分比为：
乳液1的原料的重量百分比为：
乳液2的原料的重量百分比为：
(2)如图1和图2所示，提供一封闭储存器300，在封闭储存器300中部设有将封闭储存器内部空间隔离成第一空间301和第二空间302的隔板3，在隔板上设有通孔30，在通孔的四周设有密封件，密封件为密封圈，在隔板3上通过螺栓设有压板31。
(3)将木材安装到通孔30内并让木材与密封件密封，用压板压紧木材；
(4)在第一空间内加入乳液1，在第二空间内加入乳液2。
(5)给第一空间内1-3MPa的压力，并持续20-25小时；在该过程中，乳液1因压力、浓度的作用经木材渗透到第二空间内，同时在木材内填充满乳液1。
(6)对第一空间的压力解压，将木材取出，对木材进行减压蒸馏除去阻聚剂。
(7)将木材静置20-24h后加热升温至70～80℃并保温1-2小时。
(8)将木材加热到100-120℃，持续时间8-10小时，然后将至常温制得陶瓷木。
阻聚剂为2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚。所述的固化剂为芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼中的一种。
利用上述方法制造的陶瓷木为在木材的缝隙内填充有经固化且与木材纤维形成网状结构的共聚物。
原料的各实施例的百分比如下：
物质对木材的渗透，从热力学观点来看，是分子扩散过程。当渗透物与一边浓度高、另一边浓度低的木材接触时，在高浓度侧，渗透物质首先溶解于木材，然后在木材中向低浓度一侧扩散。根据Fick定律，即单位时间、单位面积的渗透物质透过量与浓度梯度成正比。
F＝-Ddc/dx则Fdx＝-Ddc(c＝ρ.A)
从浓度c1→c2积分
Fd＝-D(c2-c1)＝D(c2-c1)
F＝D(c2-c1)/d
根据Fick定律，c＝sP，则
F＝D(sP1-sP2)/d＝Ds(P1-P2)/d
得出渗透系数Pg的表达式：
F＝Pg(P1-P2)/d
式中F-等透过量(cm3/cm2.s)；
P1、P2-为两侧高、低分压(KPa)；
D-扩散系数(cm/s)
S-溶解度参数(cm3.cm/cm2.s.KPa)。
如果设Q为渗透物质总量，则
F＝Q/tA
式中t-渗透时间
A-渗透面积
这样，可获得有用的渗透设计计算公示：
Q＝Pg.A.t△P/d
△P＝P1-P2
可见渗透量与渗透系数、木材面积、存放时间和分压差成正比，与木材厚度成反比。
基于上述原理，制备了浓度不同的乳液1和乳液2，并将木材放置到通孔的位置，给第一空间加压，让第一空间与第二空间之间形成压差，这样，乳液1就能快速的均匀的进入到木材内。而加入阻聚剂的目的是为了防止乳液在未进入到木材内后发生共聚反应。当乳液进入到木材内后，出去阻聚剂，让乳液的原料在木材内发生共聚反应生成聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液，然后在固化剂的作用下固化形成填充物，让填充物与木材纤维形成网状结构。
因此，在本发明中，能让进入到木材内的乳液均匀，并能快速的进入到木材内，通过该方法制造得到的陶瓷木，让木材的内外保持一致，让木材像陶瓷一样防腐、防水、防蛀、尺寸稳定、使用寿命长，性能好，使得木材不容易变形、发霉，同时耐用。
甲基丙烯酸甲酯的含量会直接影响聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的形成，如下表：
由表可以看出，随着MMA含量增加，MMA转化率升高，体系聚合稳定性变差，产物的凝聚物增多，乳液滤渣增多。因为在聚合反应体系中，聚氨酯分子链上有多个可以接受转移自由基的位置，这些位置在接受自由基后使自由基活性减弱，使得聚氨酯的存在对MMA自由基聚合具有阻聚作用，随着MMA含量增加，PU的相对含量降低，PU链阻聚作用减弱,MMA转化率增大。从复合乳液聚合稳定性来看，当MMA含量大于30％时，体系的凝聚物增多，出料过滤时的滤渣增多。因为当MMA含量较大时,会有少量的MMA不能严密地包裹于胶粒中而存在于水相，在乳液聚合时可吸收水相自由基而聚合，生成的低聚物得不到乳化剂的保护。随着反应的进行，低聚物含量增多，容易粘接在一起形成凝聚物，过滤时形成滤渣。所以MMA含量超过30％后，反应体系的滤渣也越多。因此，采用本发明的甲基丙烯酸甲酯用量。

Claims (10)

1.一种基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)配置乳液1和乳液2，乳液1的浓度大于乳液2的浓度；乳液1由甲基丙烯酸甲酯、水性聚氨酯、引发剂偶氮二异丁腈、阻聚剂和固化剂制备而成，乳液2由甲基丙烯酸甲酯、水性聚氨酯、引发剂偶氮二异丁腈、阻聚剂和固化剂制备而成；
(2)提供一封闭储存器，在封闭储存器中部设有将封闭储存器内部空间隔离成第一空间和第二空间的隔板，在隔板上设有通孔，在通孔的四周设有密封件，在隔板上设有压板；
(3)将木材安装到通孔内并让木材与密封件密封，用压板压紧木材；
(4)在第一空间内加入乳液1，在第二空间内加入乳液2；
(5)给第一空间内1-3MPa的压力，并持续20-25小时；在该过程中，乳液1因压力、浓度的作用经木材渗透到第二空间内，同时在木材内填充满乳液1；
(6)对第一空间的压力解压，将木材取出，对木材进行减压蒸馏除去阻聚剂；
(7)将木材静置20-24h后加热升温至70～80℃并保温1-2小时；
(8)将木材加热到100-120℃，持续时间8-10小时，然后将至常温制得陶瓷木。
2.根据权利要求1所述的基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木的制造方法，其特征在于：乳液1原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液1原料的重量百分比为25％-30％，乳液2原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液2原料的重量百分比为18％-23％。
3.根据权利要求1所述的基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木的制造方法，其特征在于：乳液1的原料的重量百分比为：
乳液2的原料的重量百分比为：
4.根据权利要求1所述的基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木的制造方法，其特征在于：阻聚剂为2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚。
5.根据权利要求1所述的基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木的制造方法，其特征在于：所述的固化剂为芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼中的一种。
6.一种利用权利要求1制造方法制造的基于甲基丙烯酸甲酯陶瓷木，其特征在于：包括木材，在木材的缝隙内填充有经固化且与木材纤维形成网状结构的共聚物。
7.根据权利要求6所述的基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木，其特征在于：乳液1原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液1原料的重量百分比为25％-30％，乳液2原料中的甲基丙烯酸甲酯占整个乳液2原料的重量百分比为18％-23％。
8.根据权利要求6所述的基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木，其特征在于：乳液1的原料的重量百分比为：
乳液2的原料的重量百分比为：
9.根据权利要求6所述的基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木，其特征在于：阻聚剂为2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚。
10.根据权利要求6所述的基于甲基丙烯酸甲酯的陶瓷木，其特征在于：所述的固化剂为芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼中的一种。
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