CN109571681A - 一种糠醇木材优化液及制备方法 - Google Patents

一种糠醇木材优化液及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于木材加工保护技术领域，涉及一种糠醇木材优化液及制备方法，包括以下重量份的组分：糠醇，5份‑25份；马来酸酐，1份‑1.5份；稳定剂，1份‑5份；脲，1份‑1.2份；麦芽糊精，2份‑5.6份；聚乙烯醇，1份‑1.5份；溶剂，5份‑15份；水，45.2份‑84份；本发明具有制备工艺简单、原料易得、成本低廉、储存周期长、性能优越且高效环保的特点；本优化液的配方无毒、无卤，环保性能好，属于环保型木材改性处理优化液，在生产和使用过程中不对环境产生污染；通过本优化液改性后的木材的抗流失性、尺寸稳定性、防腐性能均有很大改善且与其它改性木材相比其韧性及机械性加工性能得到显著提升。

Description

一种糠醇木材优化液及制备方法
技术领域
本发明属于木材加工保护技术领域，特别涉及一种糠醇木材优化液及制备方法。
背景技术
木材作为当今世界四大基础性材料(塑料、钢材、水泥、木材)之一，其是唯一的可再生资源，具有可再生、再循环利用以及可自然降解的特点。随着经济发展及生活水平的不断提高，社会对木制产品需求量越来越大，木材的供需矛盾日益突出，除了合理利用现有人工林木材之外，延长木材的使用寿命，无疑是缓解木材供需矛盾的重要途径。
人工林木材由于生长速度快，木材尺寸稳定性和力学性能通常比天然林木材的差，难以满足木材加工行业的需求，因此人工林木材需要采用功能性改性剂进行改性优化处理。糠醇树脂改性木材是通过满细胞法，将以水或有机醇作为溶剂含有催化剂和稳定剂的糠醇溶液浸入木材内部。通过加热使糠醇在木材细胞、细胞间隙甚至细胞壁中完成固化。糠醇树脂改性技术能显著增加木材抗生物侵蚀性、提高尺寸稳定性、降低平衡含水率以及增加端面硬度。糠醇树脂改性木材在生产、使用及废弃过程中环境友好，对人、畜几乎无毒害作用。
中国专利CN106217540A公开了一种用于木材改性的糠醇树脂优化液，包括以下重量份的组分：糠醇50％-70％、马来酸酐5％-10％、稳定剂1％-5％、溶剂5％-10％和水20％-45％。本木材优化液以马来酸酐作为催化剂，结合碳酸钠作为稳定剂以及乙醇和甲醇作为复合有机溶剂进行制备糠醇树脂木材优化液，使得改性木材同时具有防腐性、抗流失性、尺寸稳定性等优点，但该优化液存在储存周期短，用其改性后的木材韧性及机械加工性能较差。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种糠醇木材优化液及制备方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种糠醇木材优化液，包括以下重量份的组分：
糠醇，5份-25份；
马来酸酐，1份-1.5份；
稳定剂，0.35份-5份；
脲，0.9份-1.2份；
麦芽糊精，2份-5.6份；
聚乙烯醇，1份-1.5份；
溶剂，3.5份-15份；
水，46份-84份。
优选地，所述糠醇采用糠醛催化加氢制得，所述糠醛采用稻壳、麦壳、油菜秸秆、玉米秸秆、玉米芯、甘蔗渣、向日葵秸秆以及棉籽壳中的一种或以上原料混合制备。
优选地，所述稳定剂为碳酸钠、硼砂、氢氧化钠、碳酸氢钠中任意一种或几种的组合；优选地为硼砂。
优选地，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中任意一种或几种的组合。
优选地，所述水为自来水或软化纯净水；优选采用软化度在7.15左右的软化纯净水。
优选地，所述脲为硫脲及工业脲素复配制的，其中硫脲及工业脲素的重量比为1:1.3-2.2。
优选地，所述麦芽糊精DE值在8-15之间。
优选地，所述聚乙烯醇为PVA1799。
优选地，所述溶剂采用甲醇和乙醇复配制得，其中甲醇和乙醇的重量比为1:1-2.5。
一种糠醇木材优化液的制备方法，包括以下步骤：
将所述聚乙烯醇和水混合并升温到70-90℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合，然后加入溶剂，再加入马来酸酐和稳定剂溶解，加入糠醇并搅拌均匀，加入溶剂继续搅拌至固体完全溶解，制得所述糠醇树脂优化液。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
本发明以糠醇为主配料，以马来酸酐作为催化剂，结合硼砂作为稳定剂，硫脲及工业脲素作为捕捉剂，麦芽糊精作为填充剂，聚乙烯醇作为增韧剂以及乙醇和甲醇作为复合有机溶剂进行制备糠醇木材优化液，具有制备工艺简单、原料易得、成本低廉、储存周期长、性能稳定优越且高效环保等特点。本优化液的配方无毒、无卤，环保性能好，属于环保型木材改性处理优化液，在生产和使用过程中不对环境产生污染。通过本优化液改性后的木材的抗流失性、尺寸稳定性、防腐性能均有很大改善且与其它改性木材相比其韧性及机械加工性能得到显著提升。
具体实施方式
实施例中所采用的麦芽糊精DE值在8-15之间；聚乙烯醇为PVA1799。
实施例1：
一种糠醇木材优化液，包括以下重量份的原料组分：糠醇10份、马来酸酐1.25份、硼砂0.75份、硫脲0.5份、工业脲素0.7份、麦芽糊精3.6份、聚乙烯醇1.1份、甲醇1.15份、乙醇3份、软化纯净水77.95份。
制备方法为：
先将聚乙烯醇和部分水混合并升温到80℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到室温20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合形成溶剂，然后加入乙醇，再将马来酸酐和硼砂溶解于混合溶剂中，加入糠醇并搅拌均匀，最后加入甲醇，继续搅拌至固体完全溶解，获得淡黄色透明液体，PH值为5.21。
实施例2：
一种糠醇木材优化液，包括以下重量份的原料组分：糠醇15份、马来酸酐1.5份、硼砂0.5份、硫脲0.3份、工业脲素0.8份、麦芽糊精3.5份、聚乙烯醇1份、甲醇1.4份、乙醇2.6份、软化纯净水74.45份。
制备方法为：
先将聚乙烯醇和部分水混合并升温到80℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到室温20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合形成溶剂，然后加入乙醇，再将马来酸酐和硼砂溶解于混合溶剂中，加入糠醇并搅拌均匀，最后加入甲醇，继续搅拌至固体完全溶解，获得淡黄色透明液体，PH值为4.53。
实施例3：
一种糠醇木材优化液，包括以下重量份的原料组分：糠醇25份、马来酸酐1.5份、硼砂0.35份、硫脲0.3份、工业脲素0.6份、麦芽糊精4.2份、聚乙烯醇1.2份、甲醇1份、乙醇2.5份、软化纯净水74.45份。
制备方法为：
先将聚乙烯醇和部分水混合并升温到80℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到室温20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合形成溶剂，然后加入乙醇，再将马来酸酐和硼砂溶解于混合溶剂中，加入糠醇并搅拌均匀，最后加入甲醇，继续搅拌至固体完全溶解，获得淡黄色透明液体，PH值为4.78。
实施例4：
一种糠醇木材优化液，包括以下重量份的原料组分：糠醇25份、马来酸酐1份、碳酸钠5份、硫脲0.3份、工业脲素0.6份、麦芽糊精5.6份、聚乙烯醇1.5份、甲醇7.5份、乙醇7.5份、软化纯净水46份。
制备方法为：
先将聚乙烯醇和部分水混合并升温到70℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到室温20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合形成溶剂，然后加入乙醇，再将马来酸酐和碳酸钠溶解于混合溶剂中，加入糠醇并搅拌均匀，最后加入甲醇，继续搅拌至固体完全溶解，获得淡黄色透明液体，PH值为4.78。
实施例5：
一种糠醇木材优化液，包括以下重量份的原料组分：糠醇5份、马来酸酐1份、氢氧化钠1份、硫脲0.3份、工业脲素0.7份、麦芽糊精2份、聚乙烯醇1份、甲醇2份、乙醇3份、软化纯净水84份。
制备方法为：
先将聚乙烯醇和部分水混合并升温到90℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到室温20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合形成溶剂，然后加入乙醇，再将马来酸酐和氢氧化钠溶解于混合溶剂中，加入糠醇并搅拌均匀，最后加入甲醇，继续搅拌至固体完全溶解，获得淡黄色透明液体，PH值为4.78。
实施例6：
1.试验对象：
实施例1－5所制备的糠醇木材优化液。
2.试验方法
1)静止实验：分别取实施例1－5所制备的糠醇木材优化液各300毫升于不同烧杯中，室温下用被针戳出一定数量小孔的保鲜膜封口静止。
2)处理木材实验：用辐射松作为实验材使用以上实施例1－5的糠醇木材优化液进行改性处理，采用真空加压的方式进行木材的浸渍改性处理，干燥固化，即得。真空度－0.096MPa，真空时间40分。加压使用的压力1.5MPa，加压时间100分，干燥固化即的改性辐射松。
3.实验结果
1)本发明糠醇木材优化液静止放置1个月后，颜色稍有变化，3个月后变为半透明棕色，6个月后变为黑色，期间无沉淀，无絮凝，无团聚现象。
2)通过本发明糠醇木材优化液处理的辐射松改性材，最终增重率在30～66％，密度提高20～58％，尺寸稳定性提高60～80％，端面硬度提高60～130％，吸水率下降50～70％，静曲强度提高50～80％，静曲弹性模量提高35～65％，甲醛释放量≤0.1mg/L；埋土半年后无虫蛀及腐朽，其重量损失仅0.6％；加工过程中对刀具无损坏，改性材无崩边掉角现象并生成连续刨花。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种糠醇木材优化液，其特征在于，包括以下重量份的组分：
糠醇，5份-25份；
马来酸酐，1份-1.5份；
稳定剂，0.35份-5份；
脲，0.9份-1.2份；
麦芽糊精，2份-5.6份；
聚乙烯醇，1份-1.5份；
溶剂，3.5份-15份；
水，46份-84份。
2.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述糠醇采用糠醛催化加氢制得，所述糠醛采用稻壳、麦壳、油菜秸秆、玉米秸秆、玉米芯、甘蔗渣、向日葵秸秆以及棉籽壳中的一种或以上原料混合制备。
3.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述稳定剂为碳酸钠、硼砂、氢氧化钠、碳酸氢钠中任意一种或几种的组合。
4.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中任意一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述水为自来水或软化纯净水。
6.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述脲为硫脲及工业脲素复配制的，其中硫脲及工业脲素的重量比为1:1.3-2.2。
7.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述麦芽糊精DE值在8-15之间。
8.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述聚乙烯醇为PVA1799。
9.如权利要求1所述的糠醇木材优化液，其特征在于，所述溶剂采用甲醇和乙醇复配制得，其中甲醇和乙醇的重量比为1:1-2.5。
10.如权利要求1-9任一项所述的糠醇木材优化液的制备方法，包括以下步骤：
将所述聚乙烯醇和水混合并升温到70-90℃，让聚乙烯醇充分溶解于水中，然后冷却到20-26℃，与剩余水及麦芽糊精混合，然后加入溶剂，再加入马来酸酐和稳定剂溶解，加入糠醇并搅拌均匀，加入溶剂继续搅拌至固体完全溶解，制得所述糠醇木材优化液。
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