CN110466021A - 一种木材单板染色方法 - Google Patents

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张宾
柳荣展
潘颖
张建波
马立标
石宝龙
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    • 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

Abstract

本发明公开了一种木材单板染色方法，包括以下步骤：将化合物A溶于2‑20g/L氢氧化钠溶液中，加入适量无机盐，搅拌均匀；将待染色的木材单板浸渍于预处理液中，浴比为1：15‑20，加入适量润湿剂，在30‑60℃下超声波处理30‑180min，取出木片；将显色剂B溶于无机酸溶液中，用冰冷却至0‑10℃，搅拌下逐渐加入适量亚硝酸钠，在0‑10℃下搅拌反应1‑30min；将预处理过的木片浸入显色剂溶液中，浴比为1：15‑20，升温至10‑20℃，调节pH值到8‑10，染色10‑120min，取出晾干。该染色方法操作简单，容易工业化，可将木材单板染成名贵木材的颜色，提高其附加值。

Description

一种木材单板染色方法
技术领域
本发明属于木材染色领域，特别涉及一种木材单板染色方法。
背景技术
木材染色是采用化学或物理化学的方法，使染料与木材结合以改变其原有颜色，以满足消费者对木材外观颜色的需求，可以提高速生木材表面质量，改善其视觉效果和装饰性能，仿制名贵木材。
目前，木材染色通常采用传统浸染工艺，常用的染料大多是水溶性有机染料，包括酸性染料、活性染料、直接染料、阳离子染料等。酸性染料是一类阴离子染料，主要由偶氮类、蒽醌类染料组成，分子结构中含有大量的羧基、羟基或磺酸基；活性染料分子中含有反应性基团，可与木材中的羟基形成共价键结合；直接染料是不经特殊处理就能直接作用于木材的染料，与木质纤维素的结合主要是依靠分子间的范德华力和氢键；阳离子染料，又称碱性染料，其特点是色泽鲜艳，具较高染色能力。但这些染料的水溶性较大、上染率低、染料流失性高，使得最终产品颜色不稳定，透染性不好。
发明内容
针对现有问题，本发明提出了一种木材单板染色方法，该染色方法操作简单，容易工业化，可将木材单板染成名贵木材的颜色，提高其附加值。
一种木材单板染色方法，其特征在于包括以下步骤：
a. 预处理液配制：将化合物A溶于2-20g/L的氢氧化钠溶液中，配制成质量分数为0.50-2.0%的预处理液，再加入无机盐氯化钠、氯化钾或硫酸钠，使得预处理液中无机盐的含量为5-60g/L，搅拌均匀；
b. 木材单板预处理：将待染色的木材单板浸渍于预处理液中，浴比为1:15-20，加入质量分数占预处理液0.1-2.0%的润湿剂，在30-60℃下超声波处理30-180min，使得化合物A能够吸附到木材表面及渗透到木材内部，与木材结构中的大量羟基、羧基发生相互作用并吸附沉积到木材表面及内部，取出木片；
c. 显色剂溶液的配制：将显色剂B溶于无机酸溶液中，用冰冷却至0-10℃，搅拌下逐渐加入亚硝酸钠，在0-10℃下搅拌反应1-30min；
d. 染色：将预处理过的木片浸入显色剂溶液中，升温至10-20℃，用氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠调节pH值到8-10，偶合显色10-120min，取出晾干。
所述步骤a中化合物A是苯酚及其衍生物、萘酚及其衍生物、氨基萘酚磺酸类化合物或含有活泼亚甲基的化合物。
所述步骤b中润湿剂为非离子型或阴离子型润湿剂或其混合物。
所述步骤b中超声波频率在20k-130kHz。
所述步骤c中显色剂B为芳香伯胺类衍生物，结构通式为，其中取 代基R为-H、-CH3、-OCH3、-Cl、-NO2的1个或2个。
所述步骤c中显色剂B与化合物A的摩尔比为0.8-1.2：1。
所述步骤c中无机酸为盐酸、硫酸或氢溴酸。
所述步骤c中无机酸与显色剂B的摩尔比为2.1-2.4：1。
所述步骤c中亚硝酸钠与显色剂B的摩尔比为1.03-1.2：1。
本发明以芳香伯胺类衍生物对木材单板进行染色，其原理是：首先用含有化合物A的预处理液处理木材单板，预处理液首先浸润木材单板，化合物A受木材表面吸附力作用而吸附到木材单板表面上，借助于超声波及毛细管张力作用下，化合物A在碱性条件下能够通过木材的纹孔、导管和毛细管状系统渗透到木材内部，并借助于化学或物理化学作用与木材内部的羟基、羧基等官能团发生相互作用而吸附沉积到木材内部；在酸性条件下，芳香伯胺类衍生物可与亚硝酸钠反应生成重氮盐，此化合物在一定条件下可与木材表面或渗透到木材内部的化合物A发生偶合显色反应，生成不溶性偶氮染料固着在木材表面和内部，从而达到染色目的。预处理液中加入无机盐的作用是促进化合物A在木材表面的吸附以及向木材内部渗透，润湿剂的作用是加快预处理液润湿木材单板表面及向木材内部渗透。
本发明具有以下优点：
1. 该方法对木材本身结构和力学性能等影响较小，所得产品不易褪色、透染性好，对后续工艺无不良影响。
2. 经本方法染色后，单板内外染色均匀，保留了木材原来的木质纹理感，通过选择不同的芳香伯胺类衍生物，可以直接将单板染成名贵木材的颜色，从而提高木材的附加值。
3. 本发明方法工艺操作简单、成本低、容易工业化。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
a. 预处理液的配制：将0.2g水杨酸（结构式：）溶于20mL 8g/L的氢 氧化钠溶液中，加入0.8g氯化钠，搅拌均匀；
b. 木材单板预处理：将待染色的杨木单板（厚度约为1.2mm）浸渍于预处理液中，浴比为1：20，加入0.1g的润湿剂JFC，在50℃下40kHz超声波处理50min，使得水杨酸能够吸附到木材表面及渗透到木材内部，与木材结构中的大量羟基、羧基发生相互作用并吸附沉积到木材表面及内部，取出木片；
c. 显色剂溶液的配制：称取0.22g 2-甲基-5硝基苯胺，加入11.5ml质量分数为1%的盐酸溶液和8.5ml水，用冰冷却至4℃，搅拌下逐渐加入0.11g亚硝酸钠，在4℃下搅拌反应25min；
d. 染色：将预处理过的木片浸入显色剂溶液中，浴比为1：20，升温至15℃，用氢氧化钠调节pH值到8.2，偶合显色30min，取出晾干。
实施例2
a. 预处理液的配制：将0.2g β-萘酚（结构式：）溶于20mL 10g/L 的氢氧化钠溶液中，加入1g氯化钾，搅拌均匀；
b. 木材单板预处理：将待染色的杨木单板（厚度约为1.2mm）浸渍于预处理液中，浴比为1：20，加入0.08g的润湿剂JFC，在40℃下40kHz超声波处理60min，使得β-萘酚能够吸附到木材表面及渗透到木材内部，与木材结构中的大量羟基、羧基发生相互作用并吸附沉积到木材表面及内部，取出木片；
c. 显色剂溶液的配制：称取0.18g 间氯苯胺，加入11ml质量分数为1%的盐酸溶液和9ml水，用冰冷却至5℃，搅拌下逐渐加入0.11g亚硝酸钠，在5℃下搅拌反应20min；
d. 染色：将预处理过的木片浸入显色剂溶液中，浴比为1：20，升温至13℃，用碳酸氢钠调节pH值到8.1，偶合显色30min，取出晾干。
以未经预处理和染色的杨木单板为标准样，用Datacolor测色仪对实例1（样品1）和实例2（样品2）得到的染色试样测色，如表1所示。
表1染色性能数据值
样品 Δ<i>L</i> Δ<i>a</i> Δ<i>b</i> Δ<i>c</i> Δ<i>E</i> <i>K</i>/<i>S</i>
1 -19.76 20.40 -2.39 7.44 28.22 1.7626
2 -18.57 16.37 -0.90 5.80 34.77 1.9497

Claims (9)

1.一种木材单板染色方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 预处理液配制：将化合物A溶于2-20g/L的氢氧化钠溶液中，配制成质量分数为0.50-2.0%的预处理液，再加入无机盐氯化钠、氯化钾或硫酸钠，使得预处理液中无机盐的含量为5-60g/L，搅拌均匀；
b. 木片预处理：将待染色的木片浸渍于预处理液中，浴比为1:15-20，加入质量分数占预处理液0.1-2.0%的润湿剂，在30-60℃下超声波处理30-180min，使得化合物A能够吸附到木材表面及渗透到木材内部，与木材结构中的大量羟基、羧基发生相互作用并吸附沉积到木材表面及内部，取出木片；
c. 显色剂溶液的配制：将显色剂B溶于无机酸溶液中，用冰冷却至0-10℃，搅拌下逐渐加入亚硝酸钠，在0-10℃下搅拌反应1-30min；
d. 染色：将预处理过的木片浸入显色剂溶液中，升温至10-20℃，用氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠调节pH值到8-10，偶合显色10-120min，取出晾干。
2.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤a中化合物A是苯酚及其衍生物、萘酚及其衍生物、氨基萘酚磺酸类化合物或含有活泼亚甲基的化合物。
3.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤b中润湿剂为非离子型或阴离子型润湿剂或其混合物。
4.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤b中超声波频率在20k-130kHz。
5. 根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤c中显色剂B为芳香伯胺类衍生物，结构通式为，其中取代基R为-H、-CH3、-OCH3、-Cl、-NO2的1个或2个。
6.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤c中显色剂B与化合物A的摩尔比为0.8-1.2：1。
7.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤c中无机酸为盐酸、硫酸或氢溴酸。
8.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤c中无机酸与显色剂B的摩尔比为2.1-2.4：1。
9.根据权利要求1所述的一种木材单板染色方法，其特征在于所述步骤c中亚硝酸钠与显色剂B的摩尔比为1.03-1.2：1。
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