CN110126041B - 异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂制备方法及使用方法 - Google Patents

异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂制备方法及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的制备方法，包括以下步骤：S1，将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁；S2，将一定量的丙三醇取出置于容器内加热至75~85℃，并加入脱水后的氯化镁直到氯化镁基本完全溶解，停止加热，冷却至室温得到氯化镁溶液；S3，将六亚甲基二异氰酸酯和氯化镁溶液在室温下均匀混合，得到终产品，其中，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3~8混合，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.1%~2%加入。本发明还提供一种通过上述方法获得的异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂使用方法。

Description

异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂制备方法及使用方法
技术领域
本发明涉及一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂制备方法和使用方法。
背景技术
用辐射方法将液态有机单体迅速转化成固体的手段被称为“辐射固化”，常见的辐射源包括激光、紫外光、γ辐射源和EB辐射源。相对传统热固化方式，辐射固化通常有能耗低、污染少、品质高、加工速度快等优点，可应用在涂料、油墨、胶粘剂等高聚物材料固化领域。而木塑复合材料（Wood Plastic Composites,WPC）也属于辐射固化的一个重要分支。所谓WPC是指将活性有机单体或预聚体浸渍到木材的孔隙中，然后引发浸渍物聚合、交联或接枝反应，最终得到木塑复合材料。通过辐射固化得到的WPC一般能同时具有天然木材和人造高聚物的优点，在力学性能、防腐、阻燃等方面得到不同程度的提高。国外辐射法制造WPC已有较长历史，美国在1975年生产了2000多吨WPC，辐射固化的WPC地板在1973~1980年间也生产了200多平方米。此外日本、加拿大、英国、德国、印度等过都开展了大量关于WPC的研究，均有中试以上的规模的实验或工业化产品推出。
通过浸渍改性木材的方法早已有之，但该方法的浸渍液中一般由含有不饱和烯键或环氧官能团的单体/预聚体+热引发剂等成分组成。而辐射固化技术由于具有可穿透材料的射线、本身可辐射电离产生自由基、辐射剂量易精确控制等特点，它具有传统热引发固化所不具备的优点：（1）固化过程均匀，反应完全，单体残留少；（2）不用或少用自由基引发剂，方便单体回收；（3）常温进行，能耗少，同时减少单体热挥发损失和污染；（4）反应过程更可控。
WPC辐射固化后具有多物理化学性能的提升，但出于成本考虑，目前热点主要集中在速生劣质木改造方面，就我国而言，北方大量的杨木速生林质地疏松、硬度等机械指标较低，而进行浸渍并辐射固化处理后各方面指标得到显著提高，达到或超过优质硬木水平。因此在优质木材资源日益稀缺，保护森林意识日益增强的今天，辐射固化改性劣质木无疑既有重要社会价值，又有巨大经济价值潜力，值得投入进行广泛深入的研究。
WPC辐射固化发展至今，已经有了相对成熟的配方和工艺过程，也面临一些问题，主要是抗氧气阻聚能力问题（无法在空气氛围汇中固化）、低剂量交联固化的性能问题；这些都是影响辐射固化WPC技术真正实用化的问题。针对实木厚材浸渍还存在胶液分子量过大难于渗透的问题，在不明显影响辐射固化效率的前提下，开发小分子量浸渍胶液配方也是浸渍实木辐射固化领域需要解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂制备方法和使用方法，可以有效解决降低辐射剂量和胶液渗透性问题。
本发明是这样实现的：
一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的制备方法， 包括以下步骤：
S1，将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁；
S2，将一定量的丙三醇取出置于容器内加热至75~85℃，并加入脱水后的氯化镁直到氯化镁基本完全溶解，停止加热，冷却至室温得到氯化镁溶液；
S3，将六亚甲基二异氰酸酯和氯化镁溶液在室温下均匀混合，得到终产品，其中，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3~8混合，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.1%~2%加入。
作为进一步改进的，在步骤S1中，所述将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁的步骤包括：
S11，将六水合氯化镁升温至150℃保温，直到获得脱水率达到60%的氯化镁。
作为进一步改进的，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3. 5~4混合。
作为进一步改进的，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.5%加入。
本发明还提供一种根据上述方法获得的异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂。
本发明还提供一种上述异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的使用方法，包括以下步骤：
S4，将木材烘干后加入异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂浸渍液，加压浸渍；
S5，进行电子束辐射，辐射总剂量10~50kGy，剂量率为100~1000 Gy/s；
S6，辐射固化后烘干得木塑复合材料。
作为进一步改进的，在步骤S4中，所述加压浸渍的步骤包括：加压0.1~1MPa，保压浸渍1~10小时。
一种异氰酸酯/多元醇/镁盐树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1，将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁；
S2，将一定量的多元醇取出置于容器内加热至75~85℃，并加入脱水后的氯化镁直到氯化镁基本完全溶解，停止加热，冷却至室温得到氯化镁溶液，其中，所述多元醇为分子量小于等于500的有机多元醇；
S3，将六亚甲基二异氰酸酯和氯化镁溶液在室温下均匀混合，得到终产品，其中，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述多元醇按照摩尔比1:3~8混合，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.1%~2%加入。
本发明的有益效果是：异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂制备方法和使用方法，该配方在室温下可保持一天以上不固化，并可直接于空气氛围中辐射固化，固化辐射剂量低。另外，所述异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂可以用于改性劣质木，使其各方面指标达到优质木的标准，具有显著的经济效益和社会效益。另外，本案使用镁盐作为阳离子诱导作用（作为分子极化促进剂用途），并通过小分子多元醇对实木良好的浸渍效果加强渗透性。实验发现，通过小分子多元醇与金属盐作为促进剂，可以显著改善小分子多元醇交联慢或者辐射剂量要求高的缺点。
附图说明
无
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的制备方法， 包括以下步骤：
S1，将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁；
S2，将一定量的丙三醇取出置于容器内加热至75~85℃，并加入脱水后的氯化镁直到氯化镁基本完全溶解，停止加热，冷却至室温得到氯化镁溶液；
S3，将六亚甲基二异氰酸酯和氯化镁溶液在室温下均匀混合，得到终产品，其中，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3~8混合，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.1%~2%加入。
作为进一步改进的，在步骤S1中，所述将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁的步骤包括：
S11，将六水合氯化镁升温至150℃保温，直到获得脱水率达到60%的氯化镁。
作为进一步改进的，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3. 5~4混合。
作为进一步改进的，本发明不仅限于丙三醇这种小分子多元醇，所有分子量在约500以下的有机多元醇分子均适用于该发明范畴。
作为进一步改进的，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.5%加入。
本发明还提供一种根据上述方法获得的异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂。
本发明还提供一种上述异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的使用方法，包括以下步骤：
S4，将木材烘干后加入异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂浸渍液，加压浸渍；
S5，进行电子束辐射，辐射总剂量10~50kGy，剂量率为100~1000 Gy/s；
S6，辐射固化后烘干得木塑复合材料。
作为进一步改进的，在步骤S4中，所述加压浸渍的步骤包括：加压0.1~1MPa，保压浸渍1~10小时。
实施例1
按摩尔比为1:3.25取六亚甲基二异氰酸酯和丙三醇，取丙三醇质量1%的处理后的氯化镁加入到丙三醇中，加热至80℃，保温反应20分钟，待溶液冷却至室温后，将取好的六亚甲基二异氰酸酯与配好的溶液混合，反应预聚30分钟，配成浸渍液；将木材于70℃真空烘干2小时，并在真空条件下冷却至室温；将冷却后的木材立即放入浸渍罐中，加入浸渍液，加压0.3MPa，保压浸渍4小时；减压，将浸渍后的木材取出，立即用塑料袋包裹进行电子束辐射，辐射总剂量为20kGy，剂量率为100 Gy/s；辐射固化后样品80℃鼓风烘干1小时得木塑复合材料成品。
按该实施例工艺所得的白松木改性样品，各项性能参数测试结果为：
（1）木材最后总增重率约70%；
（2）24小时吸水率，由未处理前35%降至处理后的约15%，耐水能力提高约2倍；
（3）最大拉伸断裂强度，由未处理前木材的约17MPa,处理后增加至约23MPa，力学强度提高了35%以上。
实施例2
按摩尔比为1:3.705取六亚甲基二异氰酸酯和丙三醇，取丙三醇质量0.5%的处理后的氯化镁加入到丙三醇中，加热至75℃，保温反应30分钟，待溶液冷却至室温后，将取好的六亚甲基二异氰酸酯与配好的溶液混合，反应预聚40分钟，配成浸渍液；将木材于85℃真空烘干1小时，并在真空条件下冷却至室温；将冷却后的木材立即放入浸渍罐中，加入浸渍液，加压0.5MPa，保压浸渍1小时；减压，将浸渍后的木材取出，立即用塑料袋包裹进行电子束辐射，辐射总剂量为33kGy，剂量率为500 Gy/s；辐射固化后样品65℃鼓风烘干2小时得木塑复合材料成品。
按该实施例工艺所得的白松木改性样品，各项性能参数测试结果为：
（1）木材最后总增重率约80%；
（2）24小时吸水率，由未处理前35%降至处理后的约11%，耐水能力提高约3倍；
（3）最大拉伸断裂强度，由未处理前木材的约17MPa,处理后增加至约26MPa，力学强度提高了52%以上。
实施例3
按摩尔比为1:4.25取六亚甲基二异氰酸酯和丙三醇，取丙三醇质量0.1%的处理后的氯化镁加入到丙三醇中，加热至70℃，保温反应40分钟，待溶液冷却至室温后，将取好的六亚甲基二异氰酸酯与配好的溶液混合，反应预聚20分钟，配成浸渍液；将木材于80℃真空烘干1.5小时，并在真空条件下冷却至室温；将冷却后的木材立即放入浸渍罐中，加入浸渍液，加压0.4MPa，保压浸渍3小时；减压，将浸渍后的木材取出，立即用塑料袋包裹进行电子束辐射，辐射总剂量为40kGy，剂量率为1000 Gy/s；辐射固化后样品75℃鼓风烘干1.5小时得木塑复合材料成品。
按该实施例工艺所得的白松木改性样品，各项性能参数测试结果为：
（1）木材最后总增重率约85%；
（2）24小时吸水率，由未处理前35%降至处理后的约10%，耐水能力提高约3倍；
（3）最大拉伸断裂强度，由未处理前木材的约17MPa,处理后增加至约22MPa，力学强度提高了29%以上。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤：
S1，将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁；
S2，将丙三醇取出置于容器内加热至75~85℃，并加入脱水后的氯化镁直到氯化镁基本完全溶解，停止加热，冷却至室温得到氯化镁溶液；
S3，将六亚甲基二异氰酸酯和氯化镁溶液在室温下均匀混合，得到终产品，其中，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3~8混合，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.1%~2%加入。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述将六水合氯化镁升温至145~155℃保温，直到获得脱水率达到55~65%的氯化镁的步骤包括：
S11，将六水合氯化镁升温至150℃保温，直到获得脱水率达到60%的氯化镁。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述六亚甲基二异氰酸酯和所述丙三醇按照摩尔比1:3. 5~4混合。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯化镁按照终产品的总重量的0.5%加入。
5.一种异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂，所述树脂根据权利要求1~4的任一项所述的方法获得。
6.一种如权利要求5所述的异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂的使用方法，包括以下步骤：
S4，将木材烘干后加入异氰酸酯/丙三醇/镁盐树脂浸渍液，加压浸渍；
S5，进行电子束辐射，辐射总剂量10~50kGy，剂量率为100~1000 Gy/s；
S6，辐射固化后烘干得木塑复合材料。
7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在步骤S4中，所述加压浸渍的步骤包括：加压0.1~1MPa，保压浸渍1~10小时。
8.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述多元醇为分子量小于等于300的有机多元醇。
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