CN112025890A - 一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，对马尾松木材进行处理改性，对马尾松木材进行处理改性，与使用纳米粒子处理相比，使用含有疏水分散粒子的疏水处理剂，在间断性升温下，载液与负载粒子共同作用，可使得板材疏水效果提高30‑40%，表面出更优良的疏水性能，这是由于含有机硅烷的处理剂能够与微粒之间形成共价键，使得木材内部始终处于较高的疏水能力，并且能够阻止木材在光照、摩擦力等环境外力的作用下，出现疏水失效等问题，加工后稳定性也得到提高，生产工艺容易把控，解决马尾松木材在加工利用中存在的不利问题，疏水性显著增强，拓宽了其应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材加工处理技术领域，特别涉及一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法。
背景技术
马尾松分布极广，北自河南及山东南部，南至两广、湖南（慈利县）、台湾地区，东自沿海，西至四川中部及贵州，遍布于华中华南各地。一般在长江下游海拔600-700m以下，中游约1200m以上，上游约1500m以下均有分布。是中国南部主要材用树种。经济价值高。
马尾松不耐腐。心边材区别不明显，淡黄褐色，长纵裂，长片状剥落；木材纹理直，结构粗；含树脂，耐水湿。比重0.39-0.49，有弹性，富树脂，耐腐力弱。是重要的用材树种，也是荒山造林的先锋树种。其经济价值高，用途广，松木是工农业生产上的重要用材，主要供建筑、枕木、矿柱、制板、包装箱、家具及木纤维工业（人造丝浆及造纸）原料等用。
由于马尾松木质软，具有很强的吸水性，很容易导致其出现易腐烂、虫蛀、变形，尺寸稳定性差等问题；并且热风干除水过程中，易开裂变形，含水率高也容易导致开裂加重。中国发明公开的CN201811553567.6 一种疏水木材及其制备方法，涉及到的将熔融状态的聚丙烯蜡与纳米SiO2渗入木材中，能够在一定程度上提高马尾松的表面疏水性，但会导致木材粗糙度变大，内部纤维结构受损断裂，影响其使用寿命以及加工性能。
发明内容
本发明旨在提供一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，针对马尾松木材的特性，对其进行改性处理，提高其表面疏水性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：
按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.8-1.0℃/分钟的速度升温至40-45℃，密封保温60-70分钟，继续升温至50-55℃，密封保温30-40分钟，最后升温至70-75℃，密封保温15-20分钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为24-26℃，相对湿度为63-65℃，风干5-10小时即可。
所述疏水处理剂的制备方法为：
（1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为4-6:2-3的比例混合，研磨至过100-120目筛，称取22-25克混合物料，加入1.0-1.5克酚醛树脂和70-78毫升质量浓度为68-71%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨10-15分钟，在60-65℃烘箱中老化3-4小时，然后加入到双氧水-盐酸混合溶液中，混合质量比为1：5-6，在20-24℃下机械搅拌20-25分钟，搅拌速度为400-450转/分钟，再超声分散20-30分钟，在50-60℃恒温水浴锅加热下以140-160转/分钟的速度匀速搅拌30-35分钟；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.7-1.8的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.0-4.5%，加热搅拌1-2小时，加入13.0-15.0毫升悬浮稳定剂和0.2-0.4克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。
作为优选，所述双氧水-盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为3.5-4.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.35-0.40摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为4-7:10-12的比例混合搅拌均匀得到的。
作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25-35克粒度为200-220目，白度为75-80%的钠基膨润土膏，分散至110-120毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.0-2.3克聚乙烯醇缩乙醛，加热至40-50℃，持续搅拌30-35分钟，超声分散5-8分钟即可。
作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
所述疏水处理剂可回收反复利用。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决马尾松木材由于自身材质限制，疏水改性效果不佳的问题，本发明提供了一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，对马尾松木材进行处理改性，与使用纳米粒子处理相比，使用含有疏水分散粒子的疏水处理剂，在间断性升温下，载液与负载粒子共同作用，可使得板材疏水效果提高40-50%，表面出更优良的疏水性能，这是由于含有机硅烷的处理剂能够与微粒之间形成共价键，使得木材内部始终处于较高的疏水能力，并且能够阻止木材在光照、摩擦力等环境外力的作用下，出现疏水失效等问题，加工后稳定性也得到提高，生产工艺容易把控，解决马尾松木材在加工利用中存在的不利问题，疏水性显著增强，拓宽了其应用范围，解决了马尾松木材自身材质的缺陷问题，具有操作方便，安全可靠，维持时间长等优点，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：
取材河南地区马尾松木材，按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.8℃/分钟的速度升温至40℃，密封保温60分钟，继续升温至50℃，密封保温30分钟，最后升温至70℃，密封保温15分钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为24℃，相对湿度为63℃，风干5小时即可。
所述疏水处理剂的制备方法为：
（1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为4:2的比例混合，研磨至过100目筛，称取22克混合物料，加入1.0克酚醛树脂和70毫升质量浓度为68%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨10分钟，在60℃烘箱中老化3小时，然后加入到双氧水-盐酸混合溶液中，混合质量比为1：5，在20℃下机械搅拌20分钟，搅拌速度为400转/分钟，再超声分散20分钟，在50℃恒温水浴锅加热下以140转/分钟的速度匀速搅拌30分钟；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.7的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.0%，加热搅拌1小时，加入13.0毫升悬浮稳定剂和0.2克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。
作为优选，所述双氧水-盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为3.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.35摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为4:10的比例混合搅拌均匀得到的。
作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25克粒度为200目，白度为75%的钠基膨润土膏，分散至110毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.0克聚乙烯醇缩乙醛，加热至40℃，持续搅拌30分钟，超声分散5分钟即可。
作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
实施例2
一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：
取材河南地区马尾松木材，按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.9℃/分钟的速度升温至42℃，密封保温65分钟，继续升温至53℃，密封保温35分钟，最后升温至72℃，密封保温18分钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为25℃，相对湿度为64℃，风干7小时即可。
所述疏水处理剂的制备方法为：
（1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为5:2.5的比例混合，研磨至过110目筛，称取23克混合物料，加入1.3克酚醛树脂和74毫升质量浓度为69%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨12分钟，在63℃烘箱中老化3.5小时，然后加入到双氧水-盐酸混合溶液中，混合质量比为1：5.5，在22℃下机械搅拌22分钟，搅拌速度为430转/分钟，再超声分散25分钟，在55℃恒温水浴锅加热下以150转/分钟的速度匀速搅拌33分钟；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.75的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.2%，加热搅拌1.5小时，加入14.0毫升悬浮稳定剂和0.3克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。
作为优选，所述双氧水-盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为4.0%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.38摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为5.5:11的比例混合搅拌均匀得到的。
作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取30克粒度为210目，白度为78%的钠基膨润土膏，分散至115毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.1克聚乙烯醇缩乙醛，加热至45℃，持续搅拌32分钟，超声分散6分钟即可。
作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
实施例3
一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：
取材河南地区马尾松木材，按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以1.0℃/分钟的速度升温至45℃，密封保温70分钟，继续升温至55℃，密封保温40分钟，最后升温至75℃，密封保温20分钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为26℃，相对湿度为65℃，风干10小时即可。
所述疏水处理剂的制备方法为：
（1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为6:3的比例混合，研磨至过120目筛，称取25克混合物料，加入1.5克酚醛树脂和78毫升质量浓度为71%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨15分钟，在65℃烘箱中老化4小时，然后加入到双氧水-盐酸混合溶液中，混合质量比为1：6，在24℃下机械搅拌25分钟，搅拌速度为450转/分钟，再超声分散30分钟，在60℃恒温水浴锅加热下以160转/分钟的速度匀速搅拌35分钟；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.8的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.5%，加热搅拌2小时，加入15.0毫升悬浮稳定剂和0.4克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。
作为优选，所述双氧水-盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为4.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.40摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为7:12的比例混合搅拌均匀得到的。
作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25-35克粒度为220目，白度为75-80%的钠基膨润土膏，分散至120毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.3克聚乙烯醇缩乙醛，加热至50℃，持续搅拌35分钟，超声分散8分钟即可。
作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
对照组
使用精加工的马尾松工件不做疏水处理。
对比例
使用中国发明公开的 CN201811553567.6 一种疏水木材及其制备方法，实施例1涉及的疏水处理方法进行加工处理马尾松试样。
对比实验
分别使用实施例1-3、对比例和对照组的方法对马尾松试样进行处理，采用接触角测量仪测定接触角大小，评估疏水性能，然后将马尾松试样放入到UV老化箱内，控制箱内的温度为80℃，紫外线波长为300nm，辐照强度为40W/m，辐射时长为240h；辐照老化处理后再次测定接触角大小，并采用表面粗糙度测定仪测定表面粗糙程度；所使用的试样马尾松：气干密度为0.42克/立方厘米，加工成规格为10cm*10cm*2cm（长*宽*厚）的板材，每组试样5块板材，对结果取平均值，计算有效平均值，将性能结果记录如下表所示：
由此可见，本发明有效解决马尾松木材在加工利用中存在的不利问题，疏水性显著增强，表面粗糙度降低，拓宽了其应用范围，解决了马尾松木材自身材质的缺陷问题，具有操作方便，安全可靠，维持时间长等优点，是一种极为值得推广使用的技术方案。
Claims (5)
1.一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为4-6:2-3的比例混合，研磨至过100-120目筛，称取22-25克混合物料，加入1.0-1.5克酚醛树脂和70-78毫升乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨10-15分钟，在60-65℃烘箱中老化3-4小时，然后加入到双氧水-盐酸混合溶液中，混合质量比为1：5-6，在20-24℃下机械搅拌20-25分钟，搅拌速度为400-450转/分钟，再超声分散20-30分钟，在50-60℃恒温水浴锅加热下以140-160转/分钟的速度匀速搅拌30-35分钟；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.7-1.8的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.0-4.5%，加热搅拌1-2小时，加入13.0-15.0毫升悬浮稳定剂和0.2-0.4克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理；
（3） 按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.8-1.0℃/分钟的速度升温至40-45℃，密封保温60-70分钟，继续升温至50-55℃，密封保温30-40分钟，最后升温至70-75℃，密封保温15-20分钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为24-26℃，相对湿度为63-65℃，风干5-10小时即可。
2.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（1）所述乙醇水溶液质量浓度为68-71%。
3.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（1）所述双氧水-盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为3.5-4.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.35-0.40摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为4-7:10-12的比例混合搅拌均匀得到的。
4.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（2）所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
5.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（2）所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25-35克粒度为200-220目，白度为75-80%的钠基膨润土膏，分散至110-120毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.0-2.3克聚乙烯醇缩乙醛，加热至40-50℃，持续搅拌30-35分钟，超声分散5-8分钟即可。
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2020
- 2020-09-02 CN CN202010910402.0A patent/CN112025890B/zh active Active
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Denomination of invention: A processing method for improving the surface hydrophobicity of Pinus massoniana wood Granted publication date: 20210720 Pledgee: Funan SME financing Company limited by guarantee Pledgor: ANHUI JIAMEI CRAFTS CO.,LTD. Registration number: Y2024980006970 |
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