CN109318327B - 一种木栓脂改性剂及其制备方法 - Google Patents
一种木栓脂改性剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109318327B CN109318327B CN201811264171.XA CN201811264171A CN109318327B CN 109318327 B CN109318327 B CN 109318327B CN 201811264171 A CN201811264171 A CN 201811264171A CN 109318327 B CN109318327 B CN 109318327B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- modifier
- wood
- suberin
- bark
- spatholobus stem
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种速生材的改性剂，具体涉及一种木栓脂改性剂。本发明通过将木栓脂提取液、表面活性剂、去离子水按照一定比例制备木栓脂改性剂。所制备的木栓脂改性剂稳定性好，可长期储存。且本发明以天然的树皮为原料，提取其中的木栓脂作为改性剂的有效成分制备人工林速生材改性剂，可有效推进废弃树皮资源的再利用；另外，采用双癸基二甲基氯化铵作为乳化剂制备的木栓脂改性剂，可进入木材细胞内部，产生较好的润胀效果，提高了木材的尺寸稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，特别是涉及一种速生材的改性剂，具体涉及一种木栓脂改性剂。
背景技术
木材是四大材料中唯一可持续利用的生物质材料。木材易加工、强重比高、具有美丽的花纹，受到人们的青睐，广泛应用于日常的生产和生活当中，使用量逐年增加。然而，木材是一种吸湿性材料，其化学成分纤维素和半纤维素中含有大量亲水性羟基，使木材在加工和使用过程中容易发生开裂、翘曲等变形缺陷。特别是对于速生人工林的木材，一般材质疏松、密度较低，尺寸不稳定性尤为致命。因此，对速生材进行改性处理，提高其尺寸稳定性，对拓宽速生材的应用范围，推动木质资源的高效、高值化利用，具有重要的现实意义。
现有的大多数改性剂在处理木材后，会残留挥发性成分，且改性处理材的生产成本较高。木栓脂是树皮中一种天然可再生的脂肪族和芳香族交联聚酯，在栓皮栎、栓皮槠等树种的树皮中含量丰富。木栓脂存在于细胞壁中，可以抑制变形的发生。因此，采用木栓脂作为速生材的改性剂可提升其尺寸稳定性。
另一方面，木栓脂是一种天然高分子聚合物，采用碱性水解的方法得到木栓脂提取液后，调节木栓脂提取液的PH为中性，就会导致木栓脂单体发生团聚，较难浸渍进入木材内部。采用表面活性剂处理，使其分散成均匀稳定的乳液，有利于改性剂进入木材细胞内部，从而在增强速生材尺寸稳定性方面获得更显著的改性效果。
发明内容
现有的木材改性剂存在的缺陷主要归纳为以下几种：
①木材改性剂处理木材后，会产生有害残留，改性后的木材将释放出一定的有害物质，危害环境和人体健康。
②木材改性剂制备工艺复杂，成本高，大规模生产消耗大量的人力物力。
③木材改性剂原料来自于不可再生资源，不符合可持续发展的理念。
为克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是开发一种天然绿色、成本低廉、原料来源广泛的速生材改性剂，提升处理材的尺寸稳定性，解决目前速生材利用的瓶颈问题。
本发明的一方面，提供了一种木栓脂改性剂，包括以下组分及配比原料制成的乳液：木栓脂提取液1-3000份，表面活性剂1-2000份，去离子水1-9000份。
对于上述木栓脂改性剂，还可以优选以下重量配比：木栓脂提取液1-1500份，表面活性剂1-1000份，去离子水1-5000份。更优选：木栓脂提取液300-700份，表面活性剂200-500份，去离子水300-1000份。
对于上述木栓脂改性剂，表面活性剂可以选择本领域已知的任意能实现表面活性功能的适合的表面活性剂。可选择的表面活性剂种类列举但不限于以下种类：季铵盐类(如双癸基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵)、各种醚类(如聚氧乙烯醚)、磺酸盐/硫酸盐类(如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠)、甜菜碱、烷基酚。优选的表面活性剂是烷基季铵盐类，更优选的表面活性剂可以是双癸基二甲基氯化铵。
对于上述木栓脂改性剂，其中木栓脂提取液的原料可以为任意含有木栓脂的植物材料，例如树皮，优选栓皮栎、栓皮槠、白桦等树种的树皮，更优选为栓皮槠树皮；提取方法可以采用本领域已知的获取脂类物质的提取方法获得。具体的可采用的提取方法如下：1、将树皮磨粉后，依次采用二氯甲烷、无水乙醇、去离子水去除抽提物；2、将去除抽提物的木粉，采用含有3％甲醇钠的甲醇溶液，在80℃的条件下处理3h，提取木栓脂；3、将步骤2得到的溶液，冷却、静置，采用2mol/L的H2SO4调节溶液PH＝7，采用分液漏斗分液，得到下层的木栓脂提取液。
本发明的另一方面，还提供了一种木栓脂改性剂的制备方法。具体为：
1、将树皮磨粉后，依次采用二氯甲烷、无水乙醇、去离子水去除抽提物。
2、将去除抽提物的木粉，采用含有3％甲醇钠的甲醇溶液，在80℃的条件下处理3h，提取木栓脂。
3、将步骤2得到的溶液，冷却、静置，采用2mol/L的H2SO4调节溶液PH＝7，采用分液漏斗分液，得到下层的木栓脂提取液。
4、将木栓脂提取液放入烧杯中，加入一定量的表面活性剂，混合搅拌至均匀。
5、将步骤4得到的混合液边搅拌边加入一定量的去离子水，完成木栓脂改性剂的制备。
对于上述木栓脂改性剂的制备方法，其中各原料可以优选以下重量配比：木栓脂提取液1-3000份，表面活性剂1-2000份，去离子水1-9000份；优选：木栓脂提取液1-1500份，表面活性剂1-1000份，去离子水1-5000份；更优选：木栓脂提取液300-700份，表面活性剂200-500份，去离子水300-1000份。
对于上述木栓脂改性剂的制备方法，其中表面活性剂可以选择本领域已知的任意能实现表面活性功能的表面活性剂。可选择的表面活性剂种类列举但不限于以下种类：季铵盐类(如双癸基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵)、各种醚类(如聚氧乙烯醚)、磺酸盐/硫酸盐类(如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠)、甜菜碱、烷基酚。优选的表面活性剂是烷基季铵盐类，更优选的表面活性剂可以是双癸基二甲基氯化铵。
对于上述木栓脂改性剂的制备方法，其中木栓脂提取液的原料可以为任意含有木栓脂的植物材料，例如树皮，优选栓皮栎、栓皮槠、白桦等树种的树皮，更优选为栓皮槠树皮。
本发明取得了如下有益效果：
1、本发明开发的木栓脂改性剂稳定性好，可长期储存。
2、本发明以天然的树皮为原料，提取其中的木栓脂作为改性剂的有效成分制备人工林速生材改性剂，可有效推进废弃树皮资源的再利用。
3、采用双癸基二甲基氯化铵作为乳化剂制备的木栓脂改性剂，可进入木材细胞内部，产生较好的润胀效果，提高了木材的尺寸稳定性。
附图说明
图1：采用不同表面活性剂制备出木栓脂改性剂；
图2：未处理杨木横切面扫描电镜图片；
图3：改性杨木横切面扫描电镜图片；
图4：未处理材与改性材弦向吸水膨胀率比较；
图5：未处理材与改性材体积吸水膨胀率比较。
具体实施方式
实施例1
1材料
木栓脂提取液，双癸基二甲基氯化铵(DDAC)，去离子水。
2制备方法
取木栓脂提取液140g，加入80gDDAC，搅拌均匀后，边搅拌边加入150g去离子水。
实施例2
1材料
木栓脂提取液，DDAC，去离子水。
2制备方法
取木栓脂提取液150g，加入75gDDAC，搅拌均匀后，边搅拌边加入150g去离子水。
实施例3
1材料
木栓脂提取液，DDAC，去离子水。
2制备方法
取木栓脂提取液160g，加入70gDDAC，搅拌均匀后，边搅拌边加入150g去离子水。
实施例4
1材料
木栓脂提取液，DDAC，去离子水。
2制备方法
取木栓脂提取液170g，加入65gDDAC，搅拌均匀后，边搅拌边加入150g去离子水。
实施例5
1材料
木栓脂提取液，DDAC，去离子水。
2制备方法
取木栓脂提取液180g，加入60gDDAC，搅拌均匀后，边搅拌边加入150g去离子水。
实验例1：表面活性剂的筛选
分别使用脂肪醇聚氧乙烯醚3、烷基酚聚氧乙烯醚4、司班20、十二烷基苯磺酸钠、双癸基二甲基氯化铵制备木栓脂乳液改性剂。制备方法为，将木栓脂提取液放入烧杯中，加入一定量的表面活性剂，混合均匀后加入一定量的去离子水，搅拌均匀后放入离心管中静置1h，实验结果如图1所示。其中编号1为使用脂肪醇聚氧乙烯醚3制备的木栓脂改性剂；编号2为使用烷基酚聚氧乙烯醚4制备的木栓脂改性剂；编号3为使用司班20制备的木栓脂改性剂；编号4为使用十二烷基苯磺酸钠制备的木栓脂改性剂；编号5为使用双癸基二甲基氯化铵制备的木栓脂改性剂。
结果表明，使用烷基酚聚氧乙烯醚4和司班20制备的木栓脂改性剂出现了分层，稳定性不佳；使用脂肪醇聚氧乙烯醚3和十二烷基苯磺酸钠制备的木栓脂乳液较为浑浊；使用双癸基二甲基氯化铵制备的木栓脂改性剂，澄清透明，稳定性优良。表面活性剂优选为双癸基二甲基氯化铵。
实验例2：改性剂稳定性测量
从外观、固含量、常温贮存稳定性、离心稳定性、水稀释性5个方面检测改性剂的主要性能。其中固含量的测定方法为：分别取10g改性剂，放入105℃烘箱烘至恒重，计算固体含量。离心稳定性的测定方法：分别取15ml改性剂，放入离心机中以4000r/min的速度离心20min，观察改性剂的稳定性。各项结果如表1所示：
表1木栓脂改性剂基本性质
综上所述，所有实验例的离心稳定性、常温贮存稳定性良好。
实验例3
使用制备获得的木栓脂改性剂，对尺寸为20mm×20mm×20mm的速生杨木试材进行浸渍处理。处理方法为：将试材置于浸注罐内先进行真空处理，真空度为-1.0MPa，真空30min后向浸注罐内加入木栓脂改性剂，并在0.5MPa的条件下加压60min。真空加压浸渍完成后，将木材从浸渍罐中取出，进行气干。
图2为未处理杨木细胞扫描电镜图，图3为改性杨木扫描电镜图，可以看到木栓脂改性剂进入了木材细胞，浸渍效果良好。
实验例4：改性剂处理杨木的吸水膨胀率
利用五个实例制备获得的木栓脂改性剂，按照实验2的方法对速生杨木进行浸渍处理。
根据国家标准《木材湿胀性测定方法》(GB/T 1934.2-2009)，测量木材的弦向吸水膨胀率和体积吸水膨胀率，结果如图4、图5所示。
结果表明，与未处理杨木相比，所有改性组的弦向吸水膨胀率、体积吸水膨胀率均显著降低，证明木栓脂改性剂可以明显提高木材的尺寸稳定性。
Claims (9)
1.一种木栓脂木材改性剂，其特征在于包括以下组分及配比原料制成的乳液：木栓脂提取液1-1500份，表面活性剂1-1000份，去离子水1-5000份；所述的表面活性剂为烷基季铵盐类；
所述木栓脂木材改性剂的制备方法包括以下步骤：
1)将树皮磨粉后，依次采用二氯甲烷、无水乙醇、去离子水去除抽提物；
2)将去除抽提物的木粉，采用含有3％甲醇钠的甲醇溶液，在80℃的条件下处理3h，提取木栓脂；
3)将步骤2得到的溶液，冷却、静置，采用2mol/L的H2SO4调节溶液pH＝7，采用分液漏斗分液，得到下层的木栓脂提取液；
4)将木栓脂提取液放入烧杯中，加入一定量的表面活性剂，混合搅拌至均匀；
5)将步骤4得到的混合液边搅拌边加入一定量的去离子水，完成木栓脂木材改性剂的制备。
2.根据权利要求1所述的木栓脂木材改性剂，其中各组分的重量配比为：木栓脂提取液300-700份，表面活性剂200-500份，去离子水300-1000份。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的木栓脂木材改性剂，其中所述的表面活性剂为双癸基二甲基氯化铵。
4.根据权利要求1-2任意一项所述的木栓脂木材改性剂，其中所述的树皮为栓皮栎树皮、栓皮槠树皮或白桦树皮。
5.权利要求1-4任意一项所述的一种木栓脂木材改性剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将树皮磨粉后，依次采用二氯甲烷、无水乙醇、去离子水去除抽提物；
2)将去除抽提物的木粉，采用含有3％甲醇钠的甲醇溶液，在80℃的条件下处理3h，提取木栓脂；
3)将步骤2得到的溶液，冷却、静置，采用2mol/L的H2SO4调节溶液pH＝7，采用分液漏斗分液，得到下层的木栓脂提取液；
4)将木栓脂提取液放入烧杯中，加入一定量的表面活性剂，混合搅拌至均匀；
5)将步骤4得到的混合液边搅拌边加入一定量的去离子水，完成木栓脂木材改性剂的制备；
其中各原料的配比为：木栓脂提取液300-700份，表面活性剂200-500份，去离子水300-1000份；所述的表面活性剂为烷基季铵盐类。
6.根据权利要求5所述的一种木栓脂木材改性剂的制备方法，其中所述表面活性剂为双癸基二甲基氯化铵。
7.根据权利要求6所述的木栓脂木材改性剂的制备方法，其中所述树皮为栓皮栎树皮、栓皮槠树皮或白桦树皮。
8.一种将权利要求1-4中任意一项所述的木栓脂木材改性剂应用于处理速生材的用途。
9.根据权利要求8所述的木栓脂木材改性剂的用途，其中所述处理在于降低被处理木材的吸水膨胀率，提高木材尺寸稳定性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811264171.XA CN109318327B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种木栓脂改性剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811264171.XA CN109318327B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种木栓脂改性剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109318327A CN109318327A (zh) | 2019-02-12 |
| CN109318327B true CN109318327B (zh) | 2020-09-18 |
Family
ID=65259787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811264171.XA Expired - Fee Related CN109318327B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种木栓脂改性剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109318327B (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2024497B2 (de) * | 1970-05-20 | 1975-02-20 | Wilhelm Scheidler Kg, 4950 Minden | Verfahren zur Herstellung von Überzügen, Verklebungen und Dichtungen |
| FI77441C (fi) * | 1985-03-04 | 1989-03-10 | Kemira Oy | Foerfarande foer omvandling av vaextmaterial till kemikalier. |
| CN103211929A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-24 | 刘长江 | 一种治疗脑血栓的中药 |
-
2018
- 2018-10-29 CN CN201811264171.XA patent/CN109318327B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109318327A (zh) | 2019-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102303332B (zh) | 木材软化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104890069A (zh) | 一种CaCO3/木材复合材料及其制备方法 | |
| CN103302708B (zh) | 一种新型疏水性木材的制备方法 | |
| CN107139289B (zh) | 一种木材改性的方法 | |
| WO2018068583A1 (zh) | 一种人工木材及其制备方法 | |
| CN106363731A (zh) | 一种用于速生木材的复合蜡乳液增强尺寸稳定性的改性剂 | |
| CN106393364A (zh) | 一种可改善桐木手感的桐木软化处理方法 | |
| CN105690517A (zh) | 一种木材改性药液及利用其处理木材的方法 | |
| CN109318327B (zh) | 一种木栓脂改性剂及其制备方法 | |
| KR101371379B1 (ko) | 건조 바이오 셀룰로오스의 제조 방법 | |
| CN103862540B (zh) | 强化改性竹柳木材的方法 | |
| CN108677581A (zh) | 利用高能电子束辐照制备低聚合度低结晶度纤维素的方法 | |
| CN107839045A (zh) | 一种桉木板材的改性方法 | |
| CN110370420A (zh) | 一种玉米秸秆重组材的制备方法 | |
| CN104403263B (zh) | 一种增韧加强型酚醛泡沫板 | |
| CN109181598A (zh) | 一种阻燃刨花板专用胶黏剂 | |
| CN110421669A (zh) | 一种蒙脱土复合工业木质素改性木材的方法 | |
| CN105504633A (zh) | 一种木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN109015982B (zh) | 一种利用地热水在竹/木材表面构建超疏水层的制备方法 | |
| CN107032348A (zh) | 低湿密度颗粒竹活性炭的制备方法 | |
| CN106363732A (zh) | 一种添加糠醇复配酚醛树脂的速生木材改性剂 | |
| CN108297220A (zh) | 速生材无机改性和微波处理组合改性方法 | |
| CN108638263A (zh) | 一种提高竹材防霉变的处理方法 | |
| CN109551590A (zh) | 一种实木防裂家具加工工艺 | |
| CN103963124B (zh) | 石蜡乳液-硼酸盐复合改性剂及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200918 Termination date: 20211029 |