CN111037688A - 一种peg复合改性木材优化液及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PEG复合改性木材优化液,包括以下原料:PEG和聚氨酯;所述PEG和聚氨酯的重量比为1:(0.3~0.6)。经本发明所述优化液处理后的木材,具有极强的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性,在60℃地暖温度下实际使用1个月后,并未出现开裂、变形、起翘等问题。此外,本发明所述PEG复合改性木材优化液具有制备工艺简单、原料易得、成本低廉、性能优越且高效环保的特点;本发明所用配方无毒、无卤、环保性能好,属于环保型木材改性处理液,在生产和使用过程中不对环境产生污染,具有很强的实际应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及到木材加工保护技术领域,具体涉及到一种PEG复合改性木材优化液及制备方法。
背景技术
随着国民经济水平的发展、城市化进程不断加快,木材由于具有美观自然、强重比高、绿色环保无污染、保温性能好、易于加工、且可持续开发利用,满足了人们对生态生活的追求。
但市面上的木材尤其是地热木板,长时间使用后易出现开裂、变形、起翘等质量问题,且耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性不足。特别是对于尺寸规格更大的实木地板,更易出现上述问题。目前对于此类问题的解决方法主要通过两种方法:一种是通过喷涂防护漆或防护油,达到提高木材质量的效果,但防护漆使用后或受高温烘烤后极易脱落,失去防护效果;另一种是通过浸注或浸泡改性液稳定木材,防护时长和防护效果较前者明显增强,但仍然存在处理后的木材使用一段时间后吸水变形,或者有效成分受过热环境(40~60℃)影响而流失,环保性能不足等诸多问题。因此,亟需研发出一种综合性能优异的PEG复合改性木材优化液。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的第一个方面提供了一种PEG复合改性木材优化液,包括以下原料:PEG和聚氨酯;所述PEG和聚氨酯的重量比为1:(0.3~0.6)。
作为一种优选的技术方案,所述PEG为小分子量PEG和/或大分子量PEG;所述小分子量PEG选自PEG-100、PEG-200、PEG-300、PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000中的一种或多种组合;所述大分子量PEG选自PEG-1500、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000中的一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述小分子量PEG和大分子量PEG的重量比为1:(1~2)。
作为一种优选的技术方案,所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:异氰酸酯10~20份、多元醇25~35份、扩链剂1~6.5份、中和剂1~2份、水20~30份。
作为一种优选的技术方案,所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将多元醇加入到异氰酸酯中,在85~95℃下搅拌2~4h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至40~50℃,加入扩链剂和水,升温至75~85℃搅拌0.5~1.5h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至35~55℃后,加入中和剂中和至pH为中性后,降温至10~20℃,加水搅拌0.5~1h后,即得所述聚氨酯。
作为一种优选的技术方案,所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯、对甲苯磺酰异氰酸酯、邻甲酸甲酯苯磺酰异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述多元醇选自聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸-1,3-丁二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯中的一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述扩链剂选自多元醇扩链剂、醇胺扩链剂、羧酸扩链剂中的一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述原料还包括助剂;所述助剂与PEG的重量比为1:(0.1~0.3)。
本发明的第二个方面提供一种根据上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将原料依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
有益效果:本发明使用PEG和聚氨酯复配使用,制备得到了具有优异性能的PEG复合改性木材优化液。经本发明所述优化液处理后的木材,具有极强的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性,在60℃地暖温度下实际使用1个月后,并未出现开裂、变形、起翘等问题。而且在配方基础上进一步添加一定比例的表面活性剂制备得到的PEG复合改性木材优化液处理后的木材,显示出良好的耐沾污性能。此外,本发明所述PEG复合改性木材优化液具有制备工艺简单、原料易得、成本低廉、性能优越且高效环保的特点;本发明所用配方无毒、无卤、环保性能好,属于环保型木材改性处理液,在生产和使用过程中不对环境产生污染,具有很强的实际应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述,并非对其保护范围的限制。
本发明中的词语“优选的”、“更优选的”、“进一步优选的”、“更进一步优选的”等是指,在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而,在相同的情况下或其他情况下,其他实施方案也可能是优选的。此外,对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用,也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述技术问题,本发明的第一个方面提供了一种PEG复合改性木材优化液,包括以下原料:PEG和聚氨酯。
(PEG)
PEG,即聚乙二醇,英文名称Polyethylene glycol,CAS号为25322-68-3,是一种无毒、无刺激性,味微苦,具有良好的水溶性,并与许多有机物组份有良好的相溶性的试剂。其具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等,在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。
在一种优选的实施方式中,所述PEG为小分子量PEG和/或大分子量PEG。
在一种更优选的实施方式中,所述PEG为小分子量PEG和大分子量PEG的混合物。
在一种优选的实施方式中,所述小分子量PEG和大分子量PEG的重量比为1:(1~2)。
在一种更优选的实施方式中,所述小分子量PEG和大分子量PEG的重量比为1:1.5。
在一种优选的实施方式中,所述小分子量PEG选自PEG-100、PEG-200、PEG-300、PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000中的一种或多种组合。
在一种更优选的实施方式中,所述小分子量PEG选自PEG-400、PEG-600、PEG-800中的一种或多种组合。
在一种进一步优选的实施方式中,所述小分子量PEG为PEG-600。
在一种优选的实施方式中,所述大分子量PEG选自PEG-1500、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000中的一种或多种组合。
在一种更优选的实施方式中,所述大分子量PEG选自PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000中的一种或多种组合。
在一种进一步优选的实施方式中,所述大分子量PEG为PEG-4000。
所述PEG-600,购买于武汉拉那白医药化工有限公司,货号为195610,相对分子质量为600;所述PEG-4000,购买于武汉拉那白医药化工有限公司,货号为S12807415,相对分子质量为4000。
本发明所述小分子量和大分子量均指的是PEG的相对分子质量,以相对分子质量1000为分界线,相对分子质量≤1000的PEG为小分子量PEG,相对分子质量>1000的PEG为大分子量PEG;本发明对所述相对分子质量的测试方法并没有特别的限制,可采用本领域技术人员熟知的各种测试方法,例如乌氏粘度计法。
发明人在使用PEG处理木材,以达到提升木材稳定性目的时,仍然存在PEG处理后的木材使用一段时间后吸水变形,或者PEG等有效成分受户外和过热环境(40~60℃)影响而流失等诸多问题,都会影响木材的尺寸稳定性,导致木材开裂、变形、起翘。
发明人在不断总结和探索中发现,通过将小分子量PEG和大分子量PEG进行复配,尤其是所用PEG为PEG-600和PEG-4000的重量比为1:(1~2)的混合物时,所得木材优化液处理后的木材在户外和地热环境下使用时,耐热尺寸稳定性得到了一定程度的提升。发明人认为,当体系中采用重量比为1:(1~2)的PEG-600和PEG-4000混合物时,一方面,PEG-600由于具有合适的分子链移动阻力,较PEG-4000更易渗入到木材内部,并和小部分PEG-4000共同留存于木材细胞壁中,在一定程度上给木材细胞壁提供了支撑力;另一方面渗入木材细胞内的PEG-600和PEG-4000之间相互影响,增大了不规则卷曲的分子链间的堆积程度,协同大部分留存在木材细胞外的PEG-4000堵塞了木材的微孔隙,水分移动速率降低,处理后的木材即使在地热环境下,尺寸稳定性得到了一定的提升。但未解决的问题是,随着木材使用时间的增长,木材仍易发生吸水变形,木材内的PEG等有效成分仍会流失。
(聚氨酯)
聚氨酯,全称为聚氨基甲酸酯,英文名称polyurethane(简称PU),本发明所述聚氨酯是一种水性聚氨酯。水性聚氨酯,是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系,也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。
在一种优选的实施方式中,所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:异氰酸酯10~20份、多元醇25~35份、扩链剂1~6.5份、中和剂1~2份、水20~30份。
在一种更优选的实施方式中,所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:异氰酸酯15份、多元醇30份、扩链剂4份、中和剂1.5份、水25份。
异氰酸酯
异氰酸酯,是分子结构中含有异氰酸酯基团(-N=C=O)的酯类化合物。
在一种优选的实施方式中,所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯、对甲苯磺酰异氰酸酯、邻甲酸甲酯苯磺酰异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种组合。
在一种更优选的实施方式中,所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、对甲苯磺酰异氰酸酯、邻甲酸甲酯苯磺酰异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种组合。
在一种进一步优选的实施方式中,所述异氰酸酯为环己烷-1,4-二异氰酸酯。
所述环己烷-1,4-二异氰酸酯,CAS号为2556-36-7,购买自湖北江民泰华化工有限公司。
多元醇
多元醇,是一种分子中含有二个或二个以上羟基的醇类。
在一种优选的实施方式中,所述多元醇选自聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸-1,3-丁二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯中的一种或多种组合。
在一种更优选的实施方式中,所述多元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇。
所述聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇,CAS号为150923-12-9,购买自武汉大华伟业医药化工有限公司。
扩链剂
扩链剂,又称链增长剂,是能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的物质。常用于提高聚氨酯、聚酯等产品的力学性能和工艺性能。
在一种优选的实施方式中,所述扩链剂选自多元醇扩链剂、醇胺扩链剂、羧酸扩链剂中的一种或多种组合。
作为多元醇扩链剂的实例,包括但不限于:1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二羟甲基丙酸、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇、二羟甲基丁酸、丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、1,4-环己二醇、三羟基丙烷。
作为醇胺扩链剂的实例,包括但不限于:乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异乙醇胺、N,N’-双(2-羟丙基)苯胺。
作为羧酸扩链剂的实例,包括但不限于:二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸。
在一种更优选的实施方式中,所述扩链剂为多元醇扩链剂和羧酸扩链剂的混合物。
在一种优选的实施方式中,所述多元醇扩链剂和羧酸扩链剂的重量比为1:(1.5~4.5)。
在一种更优选的实施方式中,所述多元醇扩链剂和羧酸扩链剂的重量比为1:3。
在一种进一步优选的实施方式中,所述多元醇扩链剂为1,4-丁二醇;所述羧酸扩链剂为二羟甲基丙酸。
所述1,4-丁二醇,CAS号为110-63-4;所述二羟甲基丙酸,CAS号为4767-03-7。
中和剂
中和剂,又称成盐剂,是加入聚氨酯体系中间产物中,以中和扩链剂中的酸性或碱性基团,使之可以分散于体系中的物质。
本发明对所述中和剂并没有特别的限制,可选用本领域技术人员熟知的各种中和剂,例如盐酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨基乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、焦磷酸钠、碳酸钠、氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺。
在一种优选的实施方式中,所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将多元醇加入到异氰酸酯中,在85~95℃下搅拌2~4h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至40~50℃,加入扩链剂和水,升温至75~85℃搅拌0.5~1.5h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至35~55℃后,加入中和剂中和至pH为中性后,降温至10~20℃,加水搅拌0.5~1h后,即得所述聚氨酯。
在一种更优选的实施方式中,所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将多元醇加入到异氰酸酯中,在90℃下搅拌3h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至45℃,加入扩链剂和水,升温至80℃搅拌1.0h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至45℃后,加入中和剂中和至pH为中性后,降温至15℃,加水搅拌0.8h后,即得所述聚氨酯。
在一种优选的实施方式中,所述PEG和聚氨酯的重量比为1:(0.3~0.6)。
在一种更优选的实施方式中,所述PEG和聚氨酯的重量比为1:0.45。
发明人在研发过程中发现,当体系中所用PEG和聚氨酯的重量比为1:(0.3~0.6)时,所得木材优化液处理后的木材在户外和地热环境下使用时的耐热尺寸稳定性测试得到了进一步提升,有效解决了木材内的PEG等有效成分流失问题,且耐湿尺寸稳定性显著提升,并不会发生吸水变形现象。发明人推测其可能的原因是,体系中一定比例的聚氨酯上特有的极性官能团,与留存在木材细胞外的PEG-4000分子上的羟基结合,随着使用时间的增长,形成密集型疏水网状结构,不仅提升了处理后木材的耐热尺寸稳定性和疏水性,也使得PEG等有效成分被很好地固定于木材内部,不易流失;而同时,聚氨酯分子内的刚性体系增大了体系内分子链的内旋转位垒,限制了分子链的移动,进一步增加分子网络结构的稳定性,提升了处理后木材的耐热、耐湿尺寸稳定性。
同时,发明人也意外地发现,在上述条件下,所得木材优化液处理后的木材在户外和地热环境下长时间使用后开裂、变形、起翘等问题也得到了显著改善。发明人推测其可能的原因是,体系中引入一定比例的PEG和聚氨酯时,由于PEG分子特有的长链醚键结构,会与木材内部分原有的水分子发生氢键缔合,构成高分子量缔合结构,并与上述疏水网状结构形成互穿网络体系,进一步增加了处理后木材的稳定性,使得木材开裂、变形、起翘等问题也得到了显著改善。
在一种优选的实施方式中,所述原料还包括助剂;所述助剂与PEG的重量比为1:(0.1~0.3)。
在一种更优选的实施方式中,所述原料还包括助剂;所述助剂与PEG的重量比为1:0.2。
本发明所述助剂,可根据实际使用情况和需求进行调整,例如可选用表面活性剂、硅烷偶联剂、填料、抗氧剂、植物精油、硅油、快干剂中的一种或多种的组合,但并不限于此。
在一种优选的实施方式中,所述助剂为表面活性剂。
在一种更优选的实施方式中,所述表面活性剂为氨基酸表面活性剂和/或聚氧乙烯醚表面活性剂。
在一种进一步优选的实施方式中,所述表面活性剂为氨基酸表面活性剂和聚氧乙烯醚表面活性剂的混合物。
在一种优选的实施方式中,所述氨基酸表面活性剂和聚氧乙烯醚表面活性剂的重量比为1:(0.3~0.9)。
在一种更优选的实施方式中,所述氨基酸表面活性剂和聚氧乙烯醚表面活性剂的重量比为1:0.6。
作为氨基酸表面活性剂的实例,包括但不限于:N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰谷氨酸钾、椰油酰基谷氨酸TEA盐、月桂酰-N-甲基氨基乙酸钠、月桂酰肌氨酸钾。
作为聚氧乙烯醚表面活性剂的实例,包括但不限于:月桂醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚。
在一种更进一步优选的实施方式中,所述氨基酸表面活性剂为N-十二碳酰-L-丝氨酸钠;所述聚氧乙烯醚表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
所述N-十二碳酰-L-丝氨酸钠,CAS号为70609-64-2,购买自湖北齐飞医药化工有限公司;所述月桂醇聚氧乙烯醚,CAS号为9002-92-0,购买自湖北齐飞医药化工有限公司。
发明在研发过程中发现,当在体系中加入的表面活性剂为重量比为1:(0.3~0.9)的氨基酸表面活性剂和聚氧乙烯醚表面活性剂复配,尤其是N-十二碳酰-L-丝氨酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚的混合时,处理后木材的耐热、耐湿尺寸稳定性得到了进一步提升,同时耐沾污性能显著提升。发明人推测其可能的原因是,当采用一定比例的N-十二碳酰-L-丝氨酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚复配时,二者的长链烷基链之间相互作用显著增强,压缩彼此头基空间,使其更易渗入木材内部,并有利于PEG和聚氨酯的进入;而后进入木材内部的N-十二碳酰-L-丝氨酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚上特有的氨基与聚氨酯分子中异氰酸基结合,将疏水基团接入聚氨酯大分子链网状结构中,不仅进一步处理后木材的疏水性能,也使得上述疏水网状结构稳定性和致密性提升,处理后木材的尺寸稳定性显著提升;同时一定比例的N-十二碳酰-L-丝氨酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚进入木材后也进一步填补了体系网络结构的空隙,限制了外来污染物向木材内部的扩散,提升了木材的耐沾污性能。但当N-十二碳酰-L-丝氨酸钠或月桂醇聚氧乙烯醚的比例过大时,二者的长链烷基链之间相互作用过大,反而难以进入木材内部,达不到应有的效果。
本发明的第二个方面提供一种根据上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将原料依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
本发明的第三个方面提供一种根据上述PEG复合改性木材优化液的使用方法,包括以下步骤:将所述PEG复合改性木材优化液和水以1:(0.5~1.5)的重量比配成溶液,将木材进行处理后,即得处理后的木材。
在一种优选的实施方式中,所述PEG复合改性木材优化液的使用方法,包括以下步骤:将所述PEG复合改性木材优化液和水以1:1的重量比配成溶液,将木材进行处理后,即得处理后的木材。
本发明对所述木材并没有特别的限定,可采用本领域技术人员熟知的各种木材,例如加拿大枫木。
在一种优选的实施方式中,所述处理方法选用喷淋法、涂抹法、浸渍法中的一种或多种的组合。
在一种更优选的实施方式中,所述处理方法为浸渍法。
本发明对所述浸渍法并没有特别的限定,可采用本领域技术人员熟知的各种浸渍法。
下面通过实施例对本发明进行具体描述,另外,如果没有其它说明,所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
本发明的实施例1提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇加入到环己烷-1,4-二异氰酸酯中,在90℃下搅拌3h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至45℃,加入1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和水,升温至80℃搅拌1.0h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至45℃后,加入三乙胺中和至pH为中性后,降温至15℃,加水搅拌0.8h后,即得所述聚氨酯。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将PEG-600、PEG-4000、聚氨酯依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
实施例2
本发明的实施例2提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:20份PEG-600、20份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例3
本发明的实施例3提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:13.3份PEG-600、26.7份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例4
本发明的实施例4提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:22.2份PEG-600、17.8份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例5
本发明的实施例5提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:12.5份PEG-600、27.5份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例6
本发明的实施例6提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:40份PEG-600、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将PEG-600、聚氨酯依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
实施例7
本发明的实施例7提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:40份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将PEG-4000、聚氨酯依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
实施例8
本发明的实施例8提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、12份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例9
本发明的实施例9提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、24份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例10
本发明的实施例10提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、10份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例11
本发明的实施例11提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、26份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例1。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例12
本发明的实施例12提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:六亚甲基二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇加入到六亚甲基二异氰酸酯中,在90℃下搅拌3h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至45℃,加入1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和水,升温至80℃搅拌1.0h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至45℃后,加入三乙胺中和至pH为中性后,降温至15℃,加水搅拌0.8h后,即得所述聚氨酯。
所述六亚甲基二异氰酸酯,CAS号为822-06-0。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例13
本发明的实施例13提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚氧化丙烯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将聚氧化丙烯二醇加入到环己烷-1,4-二异氰酸酯中,在90℃下搅拌3h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至45℃,加入1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和水,升温至80℃搅拌1.0h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至45℃后,加入三乙胺中和至pH为中性后,降温至15℃,加水搅拌0.8h后,即得所述聚氨酯。
所述聚氧化丙烯二醇,CAS号为25322-69-4,购买自武汉拉那白医药化工有限公司货号为llb8956324。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例1。
实施例14
本发明的实施例14提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、5份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、3份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇加入到环己烷-1,4-二异氰酸酯中,在90℃下搅拌3h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至45℃,加入1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸和水,升温至80℃搅拌1.0h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至45℃后,加入三乙胺中和至pH为中性后,降温至15℃,加水搅拌0.8h后,即得所述聚氨酯。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将PEG-600、PEG-4000、聚氨酯、N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
实施例15
本发明的实施例15提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、2.5份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、1.5份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例16
本发明的实施例16提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、7.5份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、4.5份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例17
本发明的实施例17提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、1.25份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、0.75份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例18
本发明的实施例18提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、8.75份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、5.25份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例19
本发明的实施例19提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、6.2份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、1.8份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例20
本发明的实施例20提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、4.2份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、3.8份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例21
本发明的实施例21提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、6.4份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、1.6份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例22
本发明的实施例22提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、4.1份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠、3.9份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,同实施例14。
实施例23
本发明的实施例23提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、8份N-十二碳酰-L-丝氨酸钠。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将PEG-600、PEG-4000、聚氨酯、N-十二碳酰-L-丝氨酸钠依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
实施例24
本发明的实施例24提供一种PEG复合改性木材优化液,包括以下重量份的原料:16份PEG-600、24份PEG-4000、18份聚氨酯、8份月桂醇聚氧乙烯醚。
所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:环己烷-1,4-二异氰酸酯15份、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇30份、1,4-丁二醇1份、二羟甲基丙酸3份、三乙胺1.5份、水25份。
所述聚氨酯的制备方法,同实施例14。
上述PEG复合改性木材优化液的制备方法,包括以下步骤:将PEG-600、PEG-4000、聚氨酯、月桂醇聚氧乙烯醚依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
性能评价
使用实施例1~24得到的PEG复合改性木材优化液和水以1:(0.5~1.5)的重量比配成溶液样品后,将长200mm、宽60mm、厚20mm的加拿大枫木浸泡于实施例1~24溶液样品和清水对照样品中24h后,自然风干7天后,得到处理后的木材。
1.耐热尺寸稳定性测试:将使用清水对照样品和实施例1~24得到的PEG复合改性木材优化液处理后的木材试件按照LY/T 1700-2007《地采暖用木质地板》在试件上画平行于长度、宽度方向的中心线,在温度20℃,相对湿度为65%条件下处理24h,测量中心线长度、宽度;将试件放入温度为80℃的空气对流干燥箱中,处理24h后,取出试件,在室温30min内,在原划线位置测量中心线长度、宽度,并计算长度和宽度方向收缩率,测试三次后取平均值,结果见表1。
2.耐湿尺寸稳定性测试:将使用清水对照样品和实施例1~24得到的PEG复合改性木材优化液处理后的木材试件按照LY/T 1700-2007《地采暖用木质地板》在试件上画平行于长度、宽度方向的中心线,在温度20℃,相对湿度为65%条件下处理24h,测量中心线长度、宽度;将试件放入温度为40℃,相对湿度为90%的恒温恒湿箱中处理24h后,取出试件,在室温30min内,在原划线位置测量中心线长度、宽度,并计算长度和宽度方向膨胀率,测试三次后取平均值,结果见表1。
3.使用质量性能测试:将使用清水对照样品和实施例1~16、19~20得到的PEG复合改性木材优化液处理后的木材试件,按照本领域技术人员熟知的方法,铺设于居民地暖地面上,在60℃地暖温度下实际使用1个月后,通过肉眼观察对质量性能进行评价。若出现开裂、变形、起翘等问题,则记为×;未观察出异样记为〇,结果见表1。
4.耐沾污性能测试:将使用清水对照样品和实施例14~24得到的PEG复合改性木材优化液处理后的木材试件,平放于水平面上,将相同浓度的钢笔墨水滴在试件表面,12h后将墨水轻轻擦去,通过肉眼观察对耐沾污性能进行评价。若木板表面出现渗污、藏污、沾污等现象,记为×;未观察出异样记为〇,结果见表1。
表1性能测试结果
其中,表中标记“—”意为未进行测试。本发明所述PEG复合改性木材优化液处理后的木材满足行业标准LY/T 1700-2007《地采暖用木质地板》中对于外观质量、甲醛释放量、导热效能等性能要求。
综合上述实验结果可见:本发明使用PEG和聚氨酯复配使用,制备得到了具有优异性能的PEG复合改性木材优化液。经本发明所述优化液处理后的木材,在温度为80℃的空气对流干燥箱中处理24h后,测得长度方向收缩率仅为0.07%,宽度方向收缩率仅为0.43%,远低于国家标准GB/T 35913-2018《地暖用实木地板技术要求》长度方向收缩率≤0.20%、宽度方向收缩率≤1.50%的技术要求;处理后的木材在温度为40℃,相对湿度为90%的恒温恒湿箱中处理24h后,测得长度方向膨胀率仅为0.10%,宽度方向膨胀率仅为0.35%,远低于国家标准GB/T 35913-2018《地暖用实木地板技术要求》长度方向膨胀率≤0.20%、宽度方向膨胀率≤0.80%的技术要求;处理后的木材在60℃地暖温度下实际使用1个月后,并未出现开裂、变形、起翘等问题。而且在配方基础上进一步添加一定比例的表面活性剂制备得到的PEG复合改性木材优化液处理后的木材,经耐沾污性能测试,表面并未出现渗污、藏污、沾污等现象。此外,本发明所述PEG复合改性木材优化液具有制备工艺简单、原料易得、成本低廉、性能优越且高效环保的特点;本发明所用配方无毒、无卤、环保性能好,属于环保型木材改性处理液,在生产和使用过程中不对环境产生污染,具有很强的实际应用前景。
前述的实例仅是说明性的,用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种PEG复合改性木材优化液,其特征在于,包括以下原料:PEG和聚氨酯;所述PEG和聚氨酯的重量比为1:(0.3~0.6)。
2.根据权利要求1所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述PEG为小分子量PEG和/或大分子量PEG;所述小分子量PEG选自PEG-100、PEG-200、PEG-300、PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000中的一种或多种组合;所述大分子量PEG选自PEG-1500、PEG-2000、PEG-3000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述小分子量PEG和大分子量PEG的重量比为1:(1~2)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述聚氨酯包括以下重量份的制备原料:异氰酸酯10~20份、多元醇25~35份、扩链剂1~6.5份、中和剂1~2份、水20~30份。
5.根据权利要求4所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:按重量份,将多元醇加入到异氰酸酯中,在85~95℃下搅拌2~4h后,得到混合物料A;
步骤二:将步骤一所得混合物料A降温至40~50℃,加入扩链剂和水,升温至75~85℃搅拌0.5~1.5h后,得到混合物料B;
步骤三:将步骤二所得混合物料B降温至35~55℃后,加入中和剂中和至pH为中性后,降温至10~20℃,加水搅拌0.5~1h后,即得所述聚氨酯。
6.根据权利要求4所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯、对甲苯磺酰异氰酸酯、邻甲酸甲酯苯磺酰异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种组合。
7.根据权利要求4所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述多元醇选自聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸-1,3-丁二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯中的一种或多种组合。
8.根据权利要求4所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述扩链剂选自多元醇扩链剂、醇胺扩链剂、羧酸扩链剂中的一种或多种组合。
9.根据权利要求5-7任一项所述的PEG复合改性木材优化液,其特征在于,所述原料还包括助剂;所述助剂与PEG的重量比为1:(0.1~0.3)。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的PEG复合改性木材优化液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将原料依次投放入搅拌机中,混合搅拌后过滤,即得PEG复合改性木材优化液。
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