CN109531747B - 一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，具体包括以下步骤：将糠醇、环氧大豆油、丁二醇在室温下进行混合10分钟，所得溶液A；在步骤一溶液A中再加入顺丁烯二酸、硼酸进行混合，于70℃下混合3小时，所得溶液B；在步骤二溶液B中再加入无机纳米材料，充分混合10分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；采用频率范围为低频超声波辅助，负真空度下真空浸渍的方法将辐射松置于糠醇树脂浸渍液中保持2小时，然后将浸渍后的木材于100℃热压固化2小时。该纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，改善了糠醇树脂木材的脆性，提高了其韧性。

Description

一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法
技术领域
本发明涉及木材加工保存技术领域，具体为一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法。
背景技术
糠醇又称α-呋喃甲醇，是一种重要的有机化工原料。糠醇在加热和催化剂条件下，能缩聚为糠醇树脂。糠醇聚合后的糠醇树脂具有强度高、良好的耐热性、耐水性、耐酸碱盐及有机溶液，是木材、橡胶、金属和陶瓷等材料的优良粘结剂。木材经糠醇树脂处理后能有效改善物理力学性质，其尺度稳定性、硬度、密度、静曲强度均有增加，但是，其脆性增大。这是因为，糠醇树脂本身具有较大的脆性，限制了它的应用。
已有公布号CN106217540A、CN106217541A、CN106378843A、CN107866884A、CN104552516A、US2002/0192400A1、US2004/0028933A1、US2005/0170165A1主要集中在优化糠醇、溶剂、催化剂、稳定剂的种类和比例等提高糠醇复合浸渍液体的均一性、稳定性等方面，但是并不能改善糠醇树脂的脆性问题。公布号CN105778025A通过三聚氰胺和甲醛与糠醇复配聚合，以改善糠醇树脂固化时间长和需要酸性条件下催化固化的问题，但同样也无法改善糠醇树脂的脆性问题。因此，本领域亟需一种改善糠醇树脂脆性的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，解决了木材经糠醇树脂处理后韧性差的问题，其尺度稳定性、硬度、密度、静曲强度、冲击强度等均有增加，因为糠醇树脂本身具有较大的脆性，限制了它应用的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将糠醇、环氧大豆油、丁二醇在室温下进行混合5-60分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入顺丁烯二酸、硼酸进行混合，于20-90℃下混合1-10小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入无机纳米材料，充分混合5-60分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用低频超声波辅助真空浸渍的方法将木材置于环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液中保持0.5-6小时，然后将浸渍后的木材于50-110℃热压固化0.5-10小时。
优选的，所述步骤一中所涉及的糠醇、环氧大豆油、丁二醇的质量比为90:10:1--60:40:5。
优选的，所述步骤二中所涉及的顺丁烯二酸、硼酸的质量比为1:1--1:10。
优选的，所述步骤一及步骤二中所涉及的溶液A与溶液B的质量比为10:1-7:1。
优选的，所述步骤三中所涉及的无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆其中的一种或多种的混合物。
优选的，所述低频超声波的频率范围为1-20kHz；真空度的范围为负0.05-0.1MPa。
(三)有益效果
本发明提供了一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，通过加入环氧大豆油这一环氧基植物油与糠醇树脂复合聚合来对糠醇树脂进行增韧，改善其脆性大的缺点；本发明利用环氧大豆油分子上的丰富环氧基，可与糠醇在一定条件下发生缩合反应，部分固化或者未固化的环氧大豆油可在糠醇树脂内部起到增韧作用，同时，无机纳米材料的加入起到了应力集中效应用，对糠醇树脂木材起到增强增韧作用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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做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。
实施例一：
步骤一、将178.2g糠醇、19.8g环氧大豆油、2.0g丁二醇在室温下进行混合20分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入1.8g顺丁烯二酸、18.2g硼酸进行混合，于70℃下混合3小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入0.1g纳米二氧化硅，充分混合10分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用频率范围为10kHz低频超声波辅助，负0.1MPa真空度下真空浸渍的方法将辐射松置于环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液中保持2小时，然后将浸渍后的木材于100℃热压固化2小时。
木材的增重率达到79.8％，冲击强度为38.7KJ/m2。
本实施例与对比例一相比，显而易见，采用本实施例方案制备的木材，其抗冲压强度提升了47.15％。
实施例二：
步骤一、将156.8g糠醇、39.2g环氧大豆油、4.0g丁二醇在室温下进行混合30分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入2.8g顺丁烯二酸、19.4g硼酸进行混合，于80℃下混合3小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入0.2g纳米二氧化硅，充分混合20分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用频率范围为15kHz低频超声波辅助，负0.08MPa真空度下真空浸渍的方法将辐射松置于环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液中保持3小时，然后将浸渍后的木材于90℃热压固化3小时。
木材的增重率达到80.5％，冲击强度为40.5KJ/m2。
本实施例与对比例一相比，显而易见，采用本实施例方案制备的木材，其抗冲压强度提升了53.99％。
实施例三：
步骤一、将135.9g糠醇、58.3g环氧大豆油、5.8g丁二醇在室温下进行混合40分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入5.0g顺丁烯二酸、20.0g硼酸进行混合，于60℃下混合5小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入0.5g纳米二氧化硅，充分混合30分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用频率范围为20kHz低频超声波辅助，负0.09MPa真空度下真空浸渍的方法将辐射松置于环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液中保持4小时，然后将浸渍后的木材于80℃热压固化4小时。
木材的增重率达到79.1％，冲击强度为42.4KJ/m2。
本实施例与对比例一相比，显而易见，采用本实施例方案制备的木材，其抗冲压强度提升了61.22％。
实施例四：
步骤一、将114.3g糠醇、76.2g环氧大豆油、9.5g丁二醇在室温下进行混合50分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入9.5g顺丁烯二酸、19.1g硼酸进行混合，于50℃下混合6小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入0.9g纳米二氧化硅，充分混合60分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用频率范围为20kHz低频超声波辅助，负0.1MPa真空度下真空浸渍的方法将辐射松置于环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液中保持4小时，然后将浸渍后的木材于90℃热压固化3小时。
木材的增重率达到78.5％，冲击强度为43.8KJ/m2。
本实施例与对比例一相比，显而易见，采用本实施例方案制备的木材，其抗冲压强度提升了66.54％。
对比例一：
步骤一、将198g糠醇、2.0g丁二醇在室温下进行混合10分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入1.8g顺丁烯二酸、18.2g硼酸进行混合，于70℃下混合3小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入0.1g纳米二氧化硅，充分混合10分钟，即得到所需的糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用频率范围为10kHz低频超声波辅助，负0.1MPa真空度下真空浸渍的方法将辐射松置于糠醇树脂浸渍液中保持2小时，然后将浸渍后的木材于100℃热压固化2小时。
木材的增重率达到81.3％，冲击强度为26.3KJ/m2。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、将糠醇、环氧大豆油、丁二醇在室温下进行混合5-60分钟，所得溶液A；
步骤二、在步骤一溶液A中再加入顺丁烯二酸、硼酸进行混合，于20-90℃下混合1-10小时，所得溶液B；
步骤三、在步骤二溶液B中再加入无机纳米材料，充分混合5-60分钟，即得到所需的环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液；
步骤四、采用低频超声波辅助真空浸渍的方法将木材置于环氧大豆油纳米增韧糠醇树脂浸渍液中保持0.5-6小时，然后将浸渍后的木材于50-110℃热压固化0.5-10小时；
所述步骤一中所涉及的糠醇、环氧大豆油、丁二醇的质量比为90:10:1-60:40:5；
所述步骤二中所涉及的顺丁烯二酸、硼酸的质量比为1:1-1:10；
所述步骤一及步骤二中所涉及的溶液A与溶液B的质量比为10:1-7:1。
2.根据权利要求1所述的一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，其特征在于：所述步骤三中所涉及的无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆其中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种纳米材料增韧糠醇木材的制备方法，其特征在于：所述低频超声波的频率范围为1-20kHz；真空度的范围为-0.05～0.1MPa。
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