CN111086077A - 一种树脂填充微波膨化木材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种树脂填充微波膨化木材的制备方法，包括如下步骤：将树脂在真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理；将微波膨化木材悬空放置于树脂上方，进行抽真空处理；将微波膨化木材浸没到树脂中，控制泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内外气压相同；在室温下固化，取出，打磨掉膨化木材周围多余树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。不需要后续的热压或冷压成型处理工艺，使树脂在常温下自然固化在微波膨化木的缝隙内，缝隙结构得以保留，减少整体工艺步骤，降低制备成本、时间成本及制备工艺难度；可使微波膨化木材产生的缝隙得到充分利用，同时使微波膨化木的体积得以保持；能够减少树脂填充微波膨化木材中树脂的气泡。

Description

一种树脂填充微波膨化木材的制备方法
技术领域
本发明涉及木材功能改良领域，更具体的说，是一种树脂填充微波膨化木材的制备方法。
背景技术
近年来，对木材进行功能改良的化学方法主要是通过向木材中浸渍化学改性剂或树脂。一种方式是通过将低分子化合物引入木材细胞壁上，使其与木材中的纤维素或木质素分子链形成化学键联结，如化学交联、乙酰化、氰乙基化、糠醇化等。另一种方式是将水溶性低分子量树脂以溶液形式进入木材细胞壁上或填充到细胞腔内，经加热固化形成不溶于水的聚合物，如酚醛树脂、脲醛树脂、间苯二酚树脂等。无论是低分子化合物或是水溶性低分子量树脂，多是通过导管(阔叶材)或管胞(针叶材)、纹孔及纹孔膜上的微孔进行流体渗透。
采用高强度微波处理木材可以使其产生宏观和微观缝隙，这为化学改性剂或树脂的进入提供了更多的流体通道，大幅度提高了木材的渗透性。专利文献CN1498153A提供了一种变性木制品的加工方法，通过对微波处理后的木材进行粘合剂组分的浸泡或加压浸渍得到变性木材。该方法可以不同粘合剂浸注量的变性木材，但是无法控制粘合剂在变性木材中的分布。此外，变性木材还需要通过加压对变性期间形成的孔洞和通道进行封闭，以便使粘合剂粘结木材纤维。
专利文献CN105965638A提供了一种微波处理重组材及其制备方法，该制备方法需要将微波处理材直接进行热压进行重组，或者加压浸渍树脂基胶黏剂或生物基胶黏剂，再经热压或冷压而成。专利文献CN102229170A提供了高品质杨木复合材料的制造方法，采用微波对杨木锯材进行拆解处理，然后再用酚醛树脂对其进行高压浸注处理，最后在热压机中对其进行热压、炭化与定型处理，获得高品质新型杨木复合材料。
以上两种方法胶黏剂或树脂均需要通过加压浸渍来进入微波处理材，而且后续还需要通过热压或冷压对浸渍后的微波处理材进行压缩成型处理。上述方法操作复杂，能耗大；经过热压或冷压后，微波处理材产生的缝隙又发生闭合，而且无法控制胶黏剂或树脂在微波处理材种的分布，不能充分利用微波膨化木材产生的缝隙。因此，本领域亟需一种更好的树脂填充微波膨化木材的制备方法。
公开于该背景技术的部分信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种树脂填充微波膨化木材制备方法。本发明采用室温固化的双组份环氧树脂或双组份有机硅树脂，仅通过抽真空处理的方式，通过控制树脂粘度和泄压速度，将大部分树脂填充到微波膨化木产生的缝隙中，仅有少量填充到缝隙两侧1至4个细胞腔内，可以实现树脂在微波膨化木中的控制分布。随后，仅需要在室温下静置处理，即可获得所需要的树脂填充微波膨化木材，而无需后续的热压或冷压成型处理工艺。该方法工序简单、无需冷压或热压，且树脂在微波膨化木材内分布可控，最大程度的利用了微波膨化木材产生的缝隙。
为解决上述的技术问题，本发明技术方案提供一种树脂填充微波膨化木材的制备方法，其中，包括如下步骤：
步骤1：在容器中配置具有粘度的室温固化树脂，将配置好的树脂连同容器一起放置到真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理并得到脱泡树脂；
步骤2：将膨化木材悬空放置于真空试验箱中且位于容器上方1～2cm处，然后进行抽真空处理；
步骤3：在真空试验箱外通过实验操作将膨化木材缓慢浸没到脱泡树脂中，然后通过控制泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内气压与真空试验箱外的常气压相同；
步骤4：在室温条件下，保持如步骤3)中的真空试验箱内的气压不变，并使得脱泡树脂与膨化木材共同固化8～10小时；
步骤5：打开真空试验箱，将在步骤4)得到的膨化木材从容器中取出，打磨掉膨化木材周围多余的脱泡树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。
可选地，步骤1)中所述的室温固化树脂为双组份环氧树脂或双组份有机硅树脂。
可选地，步骤1)中于容器中配置的室温固化树脂的粘度为3000～10000mPa·s。
可选地，步骤1)中所述的制备脱泡树脂的抽真空脱气泡处理时间为1～5分钟；真空度范围为-0.05～-0.09MPa。
可选地，步骤2)中所述的膨化木材是采用微波处理得到的膨化木材。
可选地，步骤2)中所述的悬空放置是指通过将塑料棒的一端与膨化木材相连，塑料棒的另一端伸出真空试验箱外，塑料棒与真空试验箱连接的部分通过安装密封塞实现密封。
可选地，步骤2)中所述脱泡树脂与膨化木材一同的抽真空处理时间为1～5分钟；真空度范围为-0.06～-0.1MPa。
可选地，步骤3)中所述的实验操作是指人为操作或机械操作将真空试验箱外的塑料棒通过密封塞缓慢向下伸入真空试验箱内，从而使真空试验箱内塑料棒连接的膨化木材浸没到脱泡树脂中。
可选地，步骤3)中所述的泄压速度为-0.01～-0.03MPa/min；泄压时间为2～10min。
为解决上述的技术问题，本发明技术方案还提供一种经过上述树脂填充微波膨化木材的制备方法而制得的树脂填充微波膨化木材，其中，所述树脂填充微波膨化木材的密度为0.4～0.8g/cm3，硬度为3000～6000N,横纹抗压强度5～20Mpa，顺纹抗压强度70～100MPa。
本发明的优点：
本发明通过控制树脂的粘度和泄压速度来实现树脂大部分在微波膨化木的缝隙内进行填充，仅少量填充到缝隙两侧1至4个细胞腔内。流体的粘度，又称粘滞系数或内摩擦系数，是描述流体内摩擦力性质的一个重要物理量。
由于木材的细胞腔尺寸较小，在常压下，流体的粘度越大，其内摩擦力越大，其越难仅通过扩散作用进入木材内。
本发明通过控制泄压速度，来调节外力作用(负压)的大小，使其作用力刚好能够驱动一定粘度的流体(脱泡树脂)进入微波膨化木的缝隙内。
本发明也不需要后续的热压或冷压成型处理工艺，使树脂在常温下自然固化在微波膨化木的缝隙内，缝隙结构得以保留，减少整体工艺步骤，降低制备成本、时间成本及制备工艺难度。
本发明的树脂填充微波膨化木材，可使微波膨化木材产生的缝隙得到充分利用，同时使微波膨化木的体积得以保持。此外，本发明还能够减少树脂填充微波膨化木材中树脂的气泡。
附图说明
图1是实施例1中的环氧树脂填充微波膨化樟子松木材的光学显微镜图；
图2是实施例1中的环氧树脂填充微波膨化樟子松木材的CT重构图。
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种木树脂填充微波膨化木材的制备方法，以解决上述背景技术中的问题。
下面结合非限制性的具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于下述实施例。
实施例1：
1)在容器中配置粘度为4000mPa·s的双组份环氧树脂，将配置好的树脂连同容器一起放置到真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理2分钟并得到脱泡的双组份环氧树脂；
2)将樟子松微波膨化木材的一端用塑料棒连接住，另一端通过密封塞伸出真空试验箱外，保持樟子松微波膨化木材悬空放置于步骤1)含有双组份环氧树脂的容器上方1cm处，然后在真空试验箱内进行抽真空处理2分钟；
3)在真空试验箱外通过实验操作将樟子松微波膨化木材浸没到双组份环氧树脂中，然后以-0.01MPa/min的泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内气压与真空试验箱外常气压相同；
4)在室温条件下，保持如步骤3)中的真空试验箱内的气压不变，并使得脱泡树脂与膨化木材共同固化8小时；
5)打开真空试验箱，将在步骤4)得到的膨化木材从容器中取出，打磨掉膨化木材周围多余的脱泡的双组份环氧树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。
制备得到双组份环氧树脂填充微波膨化樟子松木材的光学显微镜图如图1所示。可见，环氧树脂大部分填充到微波膨化樟子松的缝隙中，仅有少量填充到缝隙两侧1至4个细胞腔内。图2是环氧树脂填充微波膨化樟子松木材的CT重构图，可见，环氧树脂填充到微波膨化樟子松产生的缝隙中。参考GB/T 1933-2009测量得到其密度为0.64g/cm3；参考GB/T1941-2009测量得到其硬度为4800N；参考GB/T 1939-2009测量得到其横纹抗压强度12Mpa；参考GB/T 1935-2009测量得到其顺纹抗压强度88MPa。
实施例2：
1)在容器中配置粘度为5000mPa·s的双组份有机硅树脂，将配置好的树脂连同容器一起放置到真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理2分钟并得到脱泡的双组份有机硅树脂；
2)将樟子松微波膨化木材的一端用塑料棒连接住，另一端通过密封塞伸出真空试验箱外，保持樟子松微波膨化木材悬空放置于步骤1)含有双组份有机硅树脂的容器上方1cm处，然后在真空试验箱内进行抽真空处理2分钟；
3)在真空试验箱外通过实验操作将樟子松微波膨化木材浸没到双组份有机硅树脂中，然后以-0.01MPa/min的泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内气压与真空试验箱外常气压相同；
4)在室温条件下，保持如步骤3)中的真空试验箱内的气压不变，并使得脱泡树脂与膨化木材共同固化8小时；
5)打开真空试验箱，将在步骤4)得到的膨化木材从容器中取出，打磨掉膨化木材周围多余的脱泡的双组份有机硅树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。
制备得到双组份有机硅树脂填充微波膨化樟子松木材，参考GB/T 1933-2009测量得到其密度为0.68g/cm3；参考GB/T 1941-2009测量得到其硬度为3700N；参考GB/T 1939-2009测量得到其横纹抗压强度11Mpa；参考GB/T 1935-2009测量得到其顺纹抗压强度79MPa。
实施例3：
1)在容器中配置粘度为6000mPa·s的双组份环氧树脂，将配置好的树脂连同容器一起放置到在真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理4分钟并得到脱泡的双组份环氧树脂；
2)将辐射松微波膨化木材的一端用塑料棒连接住，另一端通过密封塞伸出真空试验箱外，保持辐射松微波膨化木材悬空放置于步骤1)含有双组份环氧树脂的容器上方1cm处，然后在真空试验箱内进行抽真空处理4分钟；
3)在真空试验箱外通过实验操作将辐射松微波膨化木材浸没到双组份环氧树脂中，然后以-0.02MPa/min的泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内气压与真空试验箱外常气压相同；
4)在室温条件下，保持如步骤3)中的真空试验箱内的气压不变，并使得脱泡树脂与膨化木材共同固化9小时；
5)打开真空试验箱，将在步骤4)得到的膨化木材从容器中取出，打磨掉膨化木材周围多余的脱泡的双组份环氧树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。
制备得到双组份环氧填充微波膨化辐射松，参考GB/T 1933-2009测量得到其密度为0.72g/cm3；参考GB/T 1941-2009测量得到其硬度为5100N；参考GB/T 1939-2009测量得到其横纹抗压强度13Mpa；参考GB/T 1935-2009测量得到其顺纹抗压强度91MPa。
实施例4：
1)在容器中配置粘度为8000mPa·s的双组份有机硅树脂，将配置好的树脂连同容器一起放置到真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理5分钟并得到脱泡的双组份有机硅树脂；
2)将辐射松微波膨化木材的一端用塑料棒连接住，另一端通过密封塞伸出真空试验箱外，保持辐射松微波膨化木材悬空放置于步骤1)含有双组份有机硅树脂的容器上方1cm处，然后在真空试验箱内进行抽真空处理5分钟；
3)在真空试验箱外通过实验操作将辐射松微波膨化木材浸没到双组份有机硅树脂中，然后以-0.01MPa/min的泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内气压与真空试验箱外常气压相同；
4)在室温条件下，保持如步骤3)中的真空试验箱内的气压不变，并使得脱泡树脂与膨化木材共同固化9小时；
5)打开真空试验箱，将在步骤4)得到的膨化木材从容器中取出，打磨掉膨化木材周围多余的脱泡的双组份有机硅树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。
制备得到双组份有机硅树脂填充微波膨化辐射松，参考GB/T 1933-2009测量得到其密度为0.76g/cm3；参考GB/T 1941-2009测量得到其硬度为4100N；参考GB/T 1939-2009测量得到其横纹抗压强度12Mpa；参考GB/T 1935-2009测量得到其顺纹抗压强度85MPa。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在容器中配置具有粘度的室温固化树脂，将配置好的树脂连同容器一起放置到真空试验箱内进行抽真空脱气泡处理并得到脱泡树脂；
步骤2：将膨化木材悬空放置于真空试验箱中且位于容器上方1～2cm处，然后进行抽真空处理；
步骤3：在真空试验箱外通过实验操作将膨化木材缓慢浸没到脱泡树脂中，然后通过控制泄压速度缓慢降低真空试验箱内的真空度，直至真空试验箱内气压与真空试验箱外的常气压相同；
步骤4：在室温条件下，保持如步骤3)中的真空试验箱内的气压不变，并使得脱泡树脂与膨化木材共同固化8～10小时；
步骤5：打开真空试验箱，将在步骤4)得到的膨化木材从容器中取出，打磨掉膨化木材周围多余的脱泡树脂，即得到树脂填充微波膨化木材。
2.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的室温固化树脂为双组份环氧树脂或双组份有机硅树脂。
3.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤1)中于容器中配置的室温固化树脂的粘度为3000～10000mPa·s。
4.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的制备脱泡树脂的抽真空脱气泡处理时间为1～5分钟；真空度范围为-0.05～-0.09MPa。
5.如权利要求1所述的一种树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的膨化木材是采用微波处理得到的膨化木材。
6.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的悬空放置是指通过将塑料棒的一端与膨化木材相连，塑料棒的另一端伸出真空试验箱外，塑料棒与真空试验箱连接的部分通过安装密封塞实现密封。
7.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述脱泡树脂与膨化木材一同的抽真空处理时间为1～5分钟；真空度范围为-0.06～-0.1MPa。
8.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的实验操作是指人为操作或机械操作将真空试验箱外的塑料棒通过密封塞缓慢向下伸入真空试验箱内，从而使真空试验箱内塑料棒连接的膨化木材浸没到脱泡树脂中。
9.如权利要求1所述的树脂填充微波膨化木材的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的泄压速度为-0.01～-0.03MPa/min；泄压时间为2～10min。
10.一种经过权利要求1中树脂填充微波膨化木材的制备方法而制得的树脂填充微波膨化木材，其特征在于，所述树脂填充微波膨化木材的密度为0.4～0.8g/cm3，硬度为3000～6000N,横纹抗压强度5～20Mpa，顺纹抗压强度70～100MPa。
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