CN109352776B

CN109352776B - 一种松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法

Info

Publication number: CN109352776B
Application number: CN201811346108.0A
Authority: CN
Inventors: 饶小平; 许吉; 宋湛谦; 商士斌
Original assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Current assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2038-11-13
Also published as: CN109352776A

Abstract

本发明公开了一种利用松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法，以氢化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料经酯化反应制备的松香不饱和树脂配制成1%～30%质量浓度的乙醇溶液，加入不饱和树脂重量份1～5%的引发剂，将速生木材在真空度为0.08～0.1MPa下浸渍20～60min，室温（20～27℃）常压下浸渍20～28h，滤出，在烘箱中40～60℃下干燥4～6h，然后升高温度至90～100℃下固化1～6h，在135～160℃下后固化1～8h，即得松香不饱和树脂改性速生木材。经固化后速生木材的密度增加4.76～17.07%，重量百分比增量（WPG）为4.90～18.16%，硬度增加了0.59～1.23%，接触角增加47.41～75.68°。

Description

一种松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法

技术领域

本发明属于木材改性领域，具体涉及一种松香基不饱和树脂改善速生木材性能的领域。

背景技术

木材作为天然的生物质材料，具有可再生性和环境友好属性而被广泛应用于家具、建筑和装饰领域，是我国国民经济建设中的重要原材料。随着人们生活品质的不断提高，对木材及其制品的需求大大增加，使得木材的消耗量巨大。人工速生林具有资源丰富的优势，它将成为今后缓解国内外市场供需矛盾的主要材种。因为木材与水相互作用、尺寸不稳定性和对生物降解的低耐久性，使得木材在应用中受到限制，速生的木材这一现象尤为明显。其中速生杨木生长周期短、适应性强，在纸浆、造纸和单板工业中很受欢迎，是我国重要的速生丰产首选树种，但是速生杨木物理力学性能差、尺寸稳定性差、耐腐性能低，所以急需改善其性能。目前对速生杨木改性主要是采取浸渍处理和非浸渍处理两大方式。常用脲醛树脂，丙烯酸酯乳液，硅溶胶浸渍改性杨木，增强了木材的热稳定性与力学性能，但是存在诸如甲醛释放污染环境问题。压密处理和高温热处理等，存在木材结构破坏和纤维素、半纤维素、木质素的热降解反应会造成木材力学强度降低。因此提供一种环保且在中低温范围内的改性方法具有极大的现实意义。松香是我国丰富的天然可再生资源，主要成分是树脂酸，其具有三环二萜结构使其具有良好的疏水性，因此可以将松香及其衍生物用于改善木材性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法，即：木材原料经过松香不饱和树脂乙醇溶液的真空浸渍后加热固化，得到改性速生木材；

为实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：

以氢化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为原料，经酯化反应制备的松香基不饱和树脂，其分子结构式如下：

松香基不饱和树脂改善速生木材性能的具体方法如下：随机选取没有破损的20×20×20mm³的杨树木块，在105℃下烘至恒重，测量木块重量和尺寸。称量适量的松香不饱和树脂（0～120g）和无水乙醇溶液（480～600g），将其配制成质量浓度为1～30%的松香不饱和树脂乙醇溶液，加入不饱和树脂重量份为1%～5%的引发剂AIBN，并以等量的无水乙醇溶液作为对照组。将速生木材在真空度为0.08～0.1MPa下浸渍20～60min，室温（20～27℃）常压下浸渍20～28h，滤出，在烘箱中40～60℃下干燥4～6h，然后升高温度至90～100℃下固化1～6h，再升至130～160℃下后固化1～8h，即得改性后速生木材。测量木材样品重量及尺寸。

引发剂AIBN可选择1%，1.5%，2%，2.5%，3%，3.5%，4%, 4.5%，5%。速生木材在真空度可为0.08MPa，0.09 MPa或0.1 MPa，浸渍时间可以为20min, 30min，40min，50min或60min，常压下浸渍时间可以为20h, 21h, 22h, 23h, 24h, 25h, 26h, 27h或28h，在烘箱中烘干温度可以为40℃，45℃，50℃，550℃或60℃，干燥时间可以为4h，4.5h，5h，5.5h或6h，固化温度可以为90℃，91℃，92℃，93℃，94℃，95℃，96℃，97℃，98℃，99℃或100℃下，固化时间为1h，2h，3h，4h，5h或6h，后固化温度可以为130℃，135℃，140℃，145℃，150℃，155℃，160℃，后固化时间可以为1h，2h，3h，4h，5h，6h，7h，8h.

本发明获得如下技术效果：

1. 经改性后速生木材的密度增加了4.76～17.07%，重量百分比增量（WPG）为4.90～18.16%，硬度增加了0.59～1.23%，接触角由64.57～12.73°增至111.81～73.25°，使得木材在应用中受限减弱。

2.本发明以氢化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为原料，经酯化反应制备的松香不饱和树脂，通过简单的真空浸渍后加热固化处理即得改性速生木材。为松香的高值化利用探索了新的途径，大大提高其附加值。

附图说明

图1为对照与20%松香不饱和树脂浸渍固化处理的木材样品接触角图；

图2为不同浓度松香不饱和树脂浸渍固化处理动态润湿性图。

具体实施方式

实施例1

一种以氢化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为原料，经酯化反应制备的松香基不饱和树脂，其分子结构式如下：

实施例2

随机选取没有破损的尺寸为20×20×20mm³的杨树木块，在105℃下烘至恒重，测量木块重量和尺寸。称量适量地松香不饱和树脂，配制质量浓度为5%、10%、15%和20%的松香不饱和树脂乙醇溶液，并加入重量份为2%的引发剂，并以等量的无水乙醇溶液作为对照组。将速生木材在真空度为0.095MPa下浸渍30min，室温（20～27℃）常压下浸渍24h，滤出，在烘箱中45℃下干燥4h，然后升高温度至95℃下固化4h，再升至130℃下后固化8h，即得固化改性速生木材。测量木材样品重量及尺寸，计算浸渍前后密度，计算出重量百分比增量。经固化后速生木材的密度增加4.76～17.07%，重量百分比增量（WPG）为4.90～18.16%，硬度增加了0.59～1.23%。

实施例3

使用光学接触角测量仪测量木材样品的接触角(附图1，前面为对照木材接触角，后图为不饱和树脂改性后木材接触角)，经松香基不饱和树脂改性后接触角增加47.41-75.68°。同时评估其动态润湿性能，以0.1s的时间间隔收集左右两侧的下降角，每个样品测量180s，计算出平均角度，以评估动态润湿性 (附图2)。每组测试四个样品，每个样品捕获3滴，测得12次接触角。

Claims

1.一种松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法，其特征在于，以氢化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料，经酯化反应制备得结构式为

的松香基不饱和树脂；木材原料经过松香不饱和树脂乙醇溶液的真空浸渍后，干燥、加热固化不饱和树脂得到改性速生木材，其中，松香不饱和树脂乙醇溶液中加有不饱和树脂重量份为1％～5％的引发剂AIBN。

2.根据权利要求1所述的松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以氢化松香和甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料经酯化反应制备的松香不饱和树脂配制质量浓度为1～30％的乙醇溶液，加入重量份为1％～5％的引发剂AIBN，将速生木材在真空度为0.08～0.1MPa下浸渍20～60min，然后20～27℃的室温常压下浸渍20～28h，滤出；(2)浸泡过松香基不饱和树脂的木材加热固化，在烘箱中40～60℃下干燥4～6h把乙醇挥发干，然后升高温度至90～100℃下固化1～6h，再升至130～160℃下后固化1～8h，即得改性速生木材。

3.根据权利要求2所述的松香基不饱和树脂改善速生木材性能的方法，其特征在于，与未改性的木材对比，经固化后速生木材的密度增加4.76～17.07％，重量百分比增量(WPG)为4.90～18.16％，硬度增加了0.59～1.23％，接触角增加47.41～75.68°。