CN115383854A - 一种木材的干燥处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木材的干燥处理工艺。本发明对脱脂木材进行表面处理，由于透气性增加，木材中残留的气泡在浸渍过程中更易排除，增加了木材与浸渍液的结合性能；在浸渍过程中用蒙脱土接枝超支化聚合物乳液对木材进行处理，该蒙脱土接枝超支化聚合物乳液干燥后易成膜沉淀并填充在木材空隙中，并且与木材结构中的纤维素分子形成致密的交联结构，降低了木材皱缩、开裂问题。经过该方法处理的木材（阔叶黄檀木、红崖柏木、胡桃木、厚瓣乌木、瑞士云杉木）无毒无味，对环境友好，降低了木材因皱缩、开裂等缺陷导致木材质量下降的问题，在吉他等乐器的制作中有较好的应用前景。

Description

一种木材的干燥处理工艺
技术领域
本发明涉及木制品加工技术领域，尤其涉及一种木材的干燥处理工艺。
背景技术
木材自古以来就是人类赖以生存的重要原材料。它是世界公认的四大原材料之一，与其他来源于矿产资源的材料相比，木材是上述原材料中唯一的可再生生物质材料。木材不仅可以从天然林中获得，还可以从人工林中获得。木材作为人们生活中不可缺少的可再生绿色资源，具有质轻、强度高、弹性好、纹理美观、环保、隔热、隔音、易加工、加工能耗低、材料可回收等特点，广泛应用于轻工、建筑、交通、农业、水利等诸多领域，在经济建设中发挥着重要作用。木材经采伐后需要进行干燥处理，干燥的木材保存时间长，不一腐败；并且相比于新鲜原木重量更轻，有利于物流运输。
专利CN104101178A公开了种木材干燥的预处理方法和木材干燥方法，包括将含水率大于40wt%的木材进行压缩。木材干燥方法包括采用该发明提供的预处理方法对木材进行干燥前预处理，再将预处理后的木材进行干燥。该木材干燥的预处理方法可以在较短的时间内将木材的含水率降低，并且经过压缩处理后的木材的强度损失较小，此外，该方法所需成本低且能耗少。该木材干燥方法减少了木材干燥的缺陷，提高了干燥后木材的质量，并且干燥所用时间大大缩短。该方法在压缩处理的过程中，可能导致木材内部结构的变化，对于木质酥松的木材而言，可能导致其结构破坏影响力学性能。
CN107443517A提供了一种防止榆木开裂的干燥方法，包括：切分、发酵、清洗、一次冷冻、一次烘干、二次冷冻、二次烘干；方法简单，便于操作，使得到的干燥防裂榆木耐水耐腐，稳定防裂，弦向干缩率降为4.5%，径向干缩率降为2.4%，抑菌率达到65.8%，提高榆木的加工和使用性能，扩大榆木的使用范围，使经济收入提高10.3%；榆木切分后浸于发酵液中，发酵液中加入豆腐渣和豆腐泔水，变废为宝，节约成本，接入纳豆菌进行发酵，能够分解大分子的营养成分，产生大量氨基酸和纳豆激酶，渗入榆木组织，增加半纤维素和木质素的结合能力，减小吸水和干燥后的榆木形变，降低干缩率。然而该发明所用发酵液为易生物降解成分，在木材长时间使用过程中，发酵液经生物降解后，木材固有的亲水性会导致木材力学性能下降，极大地限制了木材的应用。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种防止或减少木材皱缩和开裂的木材的干燥处理工艺，并且用该方法处理后的木材能保持很好的力学性能，在吉他等乐器的制作中有较好的应用前景。
为实现上述目的，本发明提供了一种木材的干燥处理工艺，通过在处理过程中用蒙脱土接枝的超支化聚合物乳液对木材进行浸渍处理，该聚合物乳液干燥后易成膜沉淀并填充在木材空隙中，并且与木材结构中的纤维素分子形成致密的交联结构，交联后木材吸水性降低，从而降低了木材皱缩、开裂问题。另外蒙脱土接枝的超支化聚合物能均匀分散于木材中，提高了木材的防水和力学性能。通过该方法处理的木材无毒无味，对环境友好，解决了木材因皱缩、开裂等缺陷导致木材质量下降的问题。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：木材脱脂、浸渍、加工、干燥。
优选的，所述木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：
S1按照质量比1:10-15将新鲜木材放入乙醇水溶液中浸泡后微波处理、取出得到脱脂的木材；
S2按照质量比1:5-10将脱脂的木材置于浸渍液中经加压浸渍处理后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的木材；
S3将浸渍处理的木材加工成板材；
S4将板材置于干燥窑中进行干燥处理后冷却至室温。
木材表面的形态粗糙孔隙程度不一，导致浸渍处理时浸渍液和木材接触面的结合可能不均匀。微小孔隙中存在的大量空气如果不能及时排出，会使得木材在浸渍处理中残留气泡，使其表面的润湿程度不一，让部分木材没有受到完全地浸渍处理。为了解决这一技术问题，发明人进一步作出改进，在步骤S1的脱脂工序后额外进行表面处理，通过对木材表面进行氧化处理增加透气性，优化了表面形态。
优选的，所述木材的干燥处理工艺还可以包括如下步骤：
S1按照质量比1:10-15将新鲜木材放入乙醇水溶液中浸泡后微波处理、取出得到脱脂的木材，对脱脂的木材进行表面处理，得到表面处理的木材；
S2按照质量比1:5-10将表面处理的木材置于浸渍液中经加压浸渍处理后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的木材；
S3将浸渍处理的木材加工成板材；
S4将板材置于干燥窑中进行干燥处理后冷却至室温。
优选的，步骤S1中所述表面处理的方法如下：
将脱脂的木材浸泡于浓度为3-8wt%的过硫酸铵水溶液中，在60-80℃下反应4-8h，反应完成后取出木材，置于真空环境下静置2-4h，静置后将木材转移至0-4℃的去离子水中浸泡0.5-2h，最后取出木材，经去离子水洗、在60-80℃干燥4-8h，得到表面处理的木材。
优选的，所述步骤S1中新鲜木材为阔叶黄檀木、红崖柏木、胡桃木、厚瓣乌木、瑞士云杉木中的一种或多种。
优选的，所述步骤S1中在乙醇水溶液内浸泡时间为1-3h，浸泡温度为30-40℃，微波处理条件为40-60W，150-180Hz，微波处理时间为2-5min。
优选的，所述步骤S2中加压浸渍处理所用压力为0.5-1MPa，浸渍时间为30-60min。
优选的，所述步骤S4中干燥处理包括预热处理、干燥、高温喷蒸湿热处理3个阶段；所述预热处理过程为以1-2℃/h的升温速度升至40-45℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为90-100%，预热时间为4-8h，关闭喷蒸；所述干燥过程为打开风机，风机速率控制在50-120m/s，干燥温度为40-80℃，干燥时间为3-5天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100-120℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持3-10h。
优选的，所述浸渍液为超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、水混合搅拌溶解后反应；加入过硫酸钾、半胱胺盐酸盐，升温反应；然后冷却至室温，加入丙酮，搅拌；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将聚丙烯酸钠、聚合单体溶于水中；加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐反应；反应完毕后，过滤，洗涤、干燥得到聚合物；
（3）将超支化聚合物、聚乙二醇、水混合后加热搅拌，冷却得到所述超支化聚合物乳液。
优选的，所述浸渍液为蒙脱土接枝超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、水混合搅拌溶解后反应；加入过硫酸钾、半胱胺盐酸盐，升温反应；然后冷却至室温，加入丙酮，搅拌；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将聚丙烯酸钠、聚合单体溶于水中；加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐反应；反应完毕后，过滤，洗涤、干燥得到超支化聚合物；
（3）将超支化聚合物、蒙脱土、聚乙二醇、水混合后加热反应，冷却得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
进一步优选的，所述蒙脱土接枝聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将3-5g丙烯酰胺、5-8g双丙酮丙烯酰胺、30-40mL水混合搅拌溶解后在20-40℃条件下反应6-10h；加入0.1-0.3g过硫酸钾、0.1-0.5g半胱胺盐酸盐，升温至60-80℃，反应30-60min；冷却至室温，加入100-200mL丙酮，搅拌20-40min；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将8-12g聚丙烯酸钠、1-3g聚合单体溶于300-500mL水中；加入0.1-0.3g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.5-0.8g N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐；在20-30℃下反应20-24h；反应完毕后，过滤，滤饼用无水乙醇洗涤2-3次后在40-60℃下干燥6-8h得到超支化聚合物；
（3）将3-5g超支化聚合物、4-6g蒙脱土、50-100mL聚乙二醇、100-150mL水混合后加热至60-80℃反应40-48h，冷却至室温得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
木材作为一种多孔性材料，具备宏观、介观和微观多级孔隙结构。以蒙脱土为代表的纳米粘土可进入到木材孔隙中用于浸渍改性，较少的添加量就可以大幅度提高木材的力学防水和阻燃等性能。通常蒙脱土与木材的复合以水溶性树脂为中间介质，其中有机蒙脱土对木材的改性效果较好，但有机蒙脱土在水溶性介质中分散性不佳，且承载有机蒙脱土的树脂乳液粒径较大，黏度较高，对木材的渗透效果较差，因而固化后有机蒙脱土多填充于木材细胞腔内，对木材性能的提高作用有限。
发明人将蒙脱土接枝到超支化聚合物上，该蒙脱土接枝超支化聚合物乳液粒径小，干燥后易成膜沉淀并填充在木材空隙中，并且蒙脱土接枝超支化聚合物乳液中的活性基团与木材纤维素上的活性基团产生化学交联反应，避免了木材初期水分蒸发太快引起的皱缩；随着干燥的进行，交联后木材吸水性降低，从而降低了木材皱缩、开裂问题。另外蒙脱土接枝超支化聚合物能在木材中均匀分散，其与木材之间通过氢键作用形成物理交联的网络结构，进一步提高了木材的防水和力学等性能。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明具有操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备，并且处理后的木材无味无毒，对环境友好；本发明对脱脂木材进行表面处理，由于透气性增加，木材中残留的气泡在浸渍过程中更易排除，增加了木材与浸渍液的结合性能；本发明通过用蒙脱土接枝聚合物乳液对木材进行浸渍处理，该蒙脱土接枝超支化聚合物乳液粒径小，干燥后易成膜沉淀并填充在木材空隙中，并且与木材结构中的纤维素分子形成致密的交联结构，而且蒙脱土接枝到超支化聚合物均匀分散于木材中，提高了木材的防水和力学性能。
具体实施方式
为免赘述，以下实施例中用到的物品若无特别说明则均市售产品，用到的方法若无特别说明则均为常规方法。
本发明所用部分原料来源如下：
胡桃木，产地河北保定市。
蒙脱土，粒度为600目，密度为2.36g/cm3，百度为93，硬度为8，表观粘度为1mPa·S，膨胀倍数为7，灵寿县玄光矿产品加工厂。
聚乙二醇，分子量为200，水分含量≤1.0%，羟值为510-623 mgKOH/g，宜兴市嘉腾化工有限公司。
聚丙烯酸钠，含量为99%，密度为1.32g/cm3，比重为1.23，山东坤博生物科技有限公司。
N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐，纯度为98%，重金属含量为10ppm，湖北巨胜科技有限公司。
实施例1
一种木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：
S1在35℃条件下，按照质量比为1:10将新鲜胡桃木放入25wt%乙醇水溶液中浸泡2h后在50W、160Hz条件下微波处理5min取出得到脱脂的胡桃木；
S2按照质量比为1:5将脱脂的木材置于浸渍液中在压力为0.6MPa下加压浸渍处理45min后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的胡桃木；
S3将浸渍处理的胡桃木加工成830mm×120mm×4.5mm的板材得到加工后的胡桃木；
S4将加工后的胡桃木置于干燥窑中经预热处理、干燥、高温喷蒸湿热等干燥处理过程后冷却至室温得到干燥处理后的木材；所述预热处理过程为以1℃/h的升温速度升至40℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为95%，预热时间为6h，关闭喷蒸；所述干燥过程为打开风机，风机速率控制在100m/s，干燥温度为60℃，干燥时间为4天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持10h。
所述浸渍液为蒙脱土接枝超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将3.8g丙烯酰胺、6.7g双丙酮丙烯酰胺、35mL水混合搅拌溶解后在30℃条件下反应8h；加入0.3g过硫酸钾、0.2g半胱胺盐酸盐，升温至70℃，反应45min；冷却至室温，加入150mL丙酮，搅拌30min；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将10.5g聚丙烯酸钠、2.2g聚合单体溶于400mL水中；加入0.2g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.6g N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐；在25℃下反应24h；反应完毕后，过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3次后在50℃下干燥6h得到超支化聚合物；
（3）将4.2g超支化聚合物、5.4g蒙脱土、60mL聚乙二醇、120mL水混合后加热至70℃反应48h，冷却至室温得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
实施例2
一种木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：
S1在35℃条件下，按照质量比为1:10将新鲜胡桃木放入25wt%乙醇水溶液中浸泡2h后在50W、160Hz条件下微波处理5min取出得到脱脂的胡桃木；
S2按照质量比为1:5将脱脂的木材置于浸渍液中在压力为0.6MPa下加压浸渍处理45min后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的胡桃木；
S3将浸渍处理的胡桃木加工成830mm×120mm×4.5mm的板材得到加工后的胡桃木；
S4将加工后的胡桃木置于干燥窑中经预热处理、干燥、高温喷蒸湿热等干燥处理过程后冷却至室温得到干燥处理后的木材；所述预热处理过程为以1℃/h的升温速度升至40℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为95%，预热时间为6h，关闭喷蒸；所述干燥过程为打开风机，风机速率控制在100m/s，干燥温度为60℃，干燥时间为4天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持10h。
所述浸渍液为超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将3.8g丙烯酰胺、6.7g双丙酮丙烯酰胺、35mL水混合搅拌溶解后在30℃条件下反应8h；加入0.3g过硫酸钾、0.2g半胱胺盐酸盐，升温至70℃，反应45min；冷却至室温，加入150mL丙酮，搅拌30min；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将10.5g聚丙烯酸钠、2.2g聚合单体溶于400mL水中；加入0.2g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.6g N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐；在25℃下反应24h；反应完毕后，过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3次后在50℃下干燥6h得到超支化聚合物；
（3）将4.2g超支化聚合物、60mL聚乙二醇、120mL水混合后加热至70℃反应48h，冷却至室温得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
实施例3
一种木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：
S1在35℃条件下，按照质量比为1:10将新鲜胡桃木放入25wt%乙醇水溶液中浸泡2h后在50W、160Hz条件下微波处理5min取出得到脱脂的胡桃木；将脱脂的胡桃木浸泡于浓度为4.5wt%的过硫酸铵水溶液中，在70℃下反应6h，反应完成后取出胡桃木，置于真空环境下静置3h，静置后将胡桃木转移至0℃的去离子水中浸泡1h，最后取出胡桃木，经去离子水洗、在80℃干燥4h，得到表面处理的胡桃木；
S2按照质量比为1:5将表面处理的胡桃木置于浸渍液中在压力为0.6MPa下加压浸渍处理45min后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的胡桃木；
S3将浸渍处理的胡桃木加工成830mm×120mm×4.5mm的板材得到加工后的胡桃木；
S4将加工后的胡桃木置于干燥窑中经预热处理、干燥、高温喷蒸湿热等干燥处理过程后冷却至室温得到干燥处理后的木材；所述预热处理过程为以1℃/h的升温速度升至40℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为95%，预热时间为6h，关闭喷蒸；所述干燥过程为打开风机，风机速率控制在100m/s，干燥温度为60℃，干燥时间为4天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持10h。
所述浸渍液为蒙脱土接枝超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将3.8g丙烯酰胺、6.7g双丙酮丙烯酰胺、35mL水混合搅拌溶解后在30℃条件下反应8h；加入0.3g过硫酸钾、0.2g半胱胺盐酸盐，升温至70℃，反应45min；冷却至室温，加入150mL丙酮，搅拌30min；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将10.5g聚丙烯酸钠、2.2g聚合单体溶于400mL水中；加入0.2g 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.6g N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐；在25℃下反应24h；反应完毕后，过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3次后在50℃下干燥6h得到超支化聚合物；
（3）将4.2g超支化聚合物、5.4g蒙脱土、60mL聚乙二醇、120mL水混合后加热至70℃反应48h，冷却至室温得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
对比例1
一种木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：
S1在35℃条件下，按照质量比为1:10将新鲜胡桃木放入25wt%乙醇水溶液中浸泡2h后在50W、160Hz条件下微波处理5min取出得到脱脂的胡桃木；
S2按照质量比为1:5将脱脂的木材置于浸渍液中在压力为0.6MPa下加压浸渍处理45min后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的胡桃木；
S3将浸渍处理的胡桃木加工成830mm×120mm×4.5mm的板材得到加工后的胡桃木；
S4将加工后的胡桃木置于干燥窑中经预热处理、干燥、高温喷蒸湿热等干燥处理过程后冷却至室温得到干燥处理后的木材；所述预热处理过程为以1℃/h的升温速度升至40℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为95%，预热时间为6h，关闭喷蒸；所述干燥过程为打开风机，风机速率控制在100m/s，干燥温度为60℃，干燥时间为4天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持10h。
所述浸渍液的制备方法如下：
将5.4g蒙脱土、60mL聚乙二醇、120mL水混合后加热至70℃反应48h，冷却至室温得到所述浸渍液。
对比例2
一种木材的干燥处理工艺，包括如下步骤：
S1在35℃条件下，按照质量比为1:10将新鲜胡桃木放入25wt%乙醇水溶液中浸泡2h后在50W、160Hz条件下微波处理5min取出得到脱脂的胡桃木；
S2按照质量比为1:5将脱脂的胡桃木加工成830mm×120mm×4.5mm的板材得到加工后的胡桃木；
S3将加工后的胡桃木置于干燥窑中经预热处理、干燥、高温喷蒸湿热等干燥处理过程后冷却至室温得到干燥处理后的木材；所述预热处理过程为以1℃/h的升温速度升至40℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为95%，预热时间为6h，关闭喷蒸；所述干燥过程为打开风机，风机速率控制在100m/s，干燥温度为60℃，干燥时间为4天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持10h。
测试例1
吸水性测试：将实施例1-2、对比例1-2得到的木材据成小块进行吸水性测试，具体操作步骤为：首先使用游标卡尺测出木块的三边尺寸（弦向、径向、顺纹方向），游标卡尺分度值可达0.01mm，木块的质量由天平测出，分度值可达0.001g，然后将所需测定的木块试件转移到玻璃烧杯内，向烧杯注入水，并使水淹没木材60mm（使用不锈钢网防止木块上浮）。在室温下，选取固定时间间隔对木材吸水后的质量进行称量，称量前用吸水性软布擦拭木材表面，连续测量30天，木材达到饱和水状态，木材吸水率按照下式计算：A=(m-m0)/m0×100
A为木材试件的吸水率，%；m为木材试件吸水一定时间后的质量，g；m0为木材试件原始质量，g。测试结果如表1所示：
表1 木材试件的吸水率测试结果
吸水率（%）
实施例1 48.2
实施例2 53.6
实施例3 44.2
对比例1 65.8
对比例2 93.6
从表1的实验数据可以看出，实施例3制得的干燥木材具有最低的吸水率，而实施例3与实施例2和对比例的区别在于用蒙脱土接枝超支化聚合物乳液对木材进行了浸渍处理，可能的原因是蒙脱土接枝超支化聚合物乳液粒径小，干燥后易成膜沉淀并填充在木材空隙中，蒙脱土接枝超支化聚合物乳液中的活性基团与木材纤维素上的活性基团产生化学交联反应，降低了木材中纤维素的吸水能力，从而降低了干燥木材的吸水性能；实施例3与实施例1相比对表面进行了处理，通过对木材表面进行氧化处理增加透气性，优化了表面形态，由于透气性增加，木材中残留的气泡在浸渍过程中更易排除，增加了木材与浸渍液的结合性能，利于提高了木材的防水性能。
测试例2
体积湿胀率测试：将实施例1-2、对比例1-2制得的干燥后的木材锯成小试件，在试件各向对面的中心位置测出径向、弦向以及顺纹方向的尺寸，精确至0.01mm，然后将试样放置在20±2℃，相对湿度65±3%的条件下吸湿至尺寸稳定，并且每隔一定时间，测量每个试件的径向、弦向以及顺纹方向的尺寸，至两次测量结果不超过0.02mm时，即认为尺寸达到稳定。最后将上述试件浸入盛有水的容器中，待其吸收水分尺寸达到稳定为止，再次测量径向、弦向以及顺纹方向的尺寸，试样从全干到吸水至尺寸稳定时的体积湿胀率计算公式如下：
ɑ=(Vmax-V0)/V0×100
ɑ为试样从全干吸水至尺寸稳定时的体积湿胀率，%；
Vmax为试样吸水至尺寸稳定的体积，mm3；
V0为试样全干时的体积，mm3。
测试结果如表2所示：
表2 木材的体积湿胀率测试结果
体积湿胀率（%）
实施例1 1.32
实施例2 2.31
实施例3 1.08
对比例1 3.54
对比例2 5.68
湿胀性是影响木材尺寸稳定性的重要因素，从表2的实验数据可以看出，实施例3制得的干燥木材具有最小的体积湿胀率，可能的原因是经过表面处理的胡桃木在浸渍处理中结合性更好，残留的气泡少，表面缺陷少；用蒙脱土接枝超支化聚合物乳液对木材进行浸渍处理后，木材的吸水率降低，降低了其湿胀性，从而提高了其尺寸稳定性。
测试例3
力学性能测试：
抗弯强度测试：将实施例1-2、对比例1-2得到的木材锯成小块后置于30℃，相对湿度为70%的恒温恒湿箱中调至平衡后，进行抗弯强度的测试，具体操作步骤为：首先将试样长度中间测量弦向为高度，径向尺寸为宽度，精确至0.01mm，然后将试件放置在试验装置的两支座上，在支座间试样中部的径面以均勾速度加载载荷，在1-2min内使试样破坏，记录破坏的最大载荷，精确至10N，试样的抗弯强度计算公式如下：
σbw=(3Pmax×L)/2bh2
σbw为试样的抗弯强度，MPa；Pmax为破坏载荷，N；L为两支座间跨距，mm；b为试样宽度；h为试样高度，mm。
顺纹抗压强度测试：
按照GB/T1935-2009《木材顺纹抗压强度试验方法》对实施例1-2、对比例1-2得到的木材进行抗弯强度的测试，具体操作步骤为：首先使用游标卡尺测出木块的宽度、高度尺寸、游标卡尺分度值可达0.01mm，然后将试样放在力学试验机底座的中间位置，以均匀速度加载荷，在1.5-2min内使试件破坏，即试验机的载荷显示示数明显降低时结束，试件的顺纹抗压强度计算公式如下：
σw=Pmax/bt
σw为顺纹抗压强度，MPa；Pmax为试件的最大破坏载荷，N；
b为试件宽度，mm；t为试件高度，mm。
测试结果如表3所示：
表3 木材的力学性能测试结果
抗弯强度（MPa） 顺纹抗压强度（MPa）
实施例1 115.2 98.6
实施例2 102.1 89.2
实施例3 119.5 106.3
对比例1 82.3 52.3
对比例2 68.2 44.6
从表3的实验数据可以看出，实施例3制得干燥木材还具有最好的力学性能，可能的原因是该实施例浸渍液与胡桃木的结合性能优异，并且蒙脱土接枝超支化聚合物乳液粒径小，干燥后易成膜沉淀并填充在木材空隙中，并且蒙脱土接枝超支化聚合物乳液中的活性基团与木材纤维素上的活性基团产生化学交联反应，致密的交联结构提升了木材的力学性能；另外蒙脱土接枝超支化聚合物能在木材中均匀分散，进一步提高了木材的力学性能。

Claims (10)

1.一种木材的干燥处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1按照质量比1:10-15将新鲜木材放入乙醇水溶液中浸泡后微波处理、取出得到脱脂的木材，对脱脂的木材进行表面处理，得到表面处理的木材；
S2按照质量比1:5-10将表面处理的木材置于浸渍液中经加压浸渍处理后取出擦干浸渍液得到浸渍处理的木材；
S3将浸渍处理的木材加工成板材；
S4将板材置于干燥窑中进行干燥处理后冷却至室温。
2.如权利要求1所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于步骤S1中所述表面处理的方法如下：
将脱脂的木材浸泡于浓度为3-8wt%的过硫酸铵水溶液中，在60-80℃下反应4-8h，反应完成后取出木材，置于真空环境下静置2-4h，静置后将木材转移至0-4℃的去离子水中浸泡0.5-2h，最后取出木材，经去离子水洗、在60-80℃干燥4-8h，得到表面处理的木材。
3.如权利要求1所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于：所述步骤S1中在乙醇水溶液内浸泡时间为1-3h，浸泡温度为30-40℃，微波处理条件为40-60W，150-180Hz，微波处理时间为2-5min。
4.如权利要求1所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于：所述步骤S1的新鲜木材为阔叶黄檀木、红崖柏木、胡桃木、厚瓣乌木、瑞士云杉木中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于：所
述步骤S4中干燥处理包括预热处理、干燥、高温喷蒸湿热处理3个阶段。
6.如权利要求5所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于，所
述预热处理过程为以1-2℃/h的升温速度升至40-45℃时，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度为90-100%，预热时间为4-8h，关闭喷蒸；所述干燥过程条件为：风机速率控制在50-120m/s，干燥温度为40-80℃，干燥时间为3-5天；所述高温喷蒸湿热处理过程为在100-120℃，打开自动加湿系统对窑内进行加湿，开启持续喷蒸，保持3-10h。
7.如权利要求1所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于，所述浸渍液为超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、水混合搅拌溶解后反应；加入过硫酸钾、半胱胺盐酸盐，升温反应；然后冷却至室温，加入丙酮，搅拌；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将聚丙烯酸钠、聚合单体溶于水中；加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐反应；反应完毕后，过滤，洗涤、干燥得到聚合物；
（3）将超支化聚合物、聚乙二醇、水混合后加热搅拌，冷却得到所述超支化聚合物乳液。
8.如权利要求1所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于，所述浸渍液为蒙脱土接枝超支化聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、水混合搅拌溶解后反应；加入过硫酸钾、半胱胺盐酸盐，升温反应；然后冷却至室温，加入丙酮，搅拌；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将聚丙烯酸钠、聚合单体溶于水中；加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐反应；反应完毕后，过滤，洗涤、干燥得到超支化聚合物；
（3）将超支化聚合物、蒙脱土、聚乙二醇、水混合后加热反应，冷却得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
9.如权利要求8所述的木材的干燥处理工艺，其特征在于，所述蒙脱土接枝聚合物乳液，其制备方法如下：
（1）在N2气氛下，将3-5g丙烯酰胺、5-8g双丙酮丙烯酰胺、30-40mL水混合搅拌溶解后在20-40℃条件下反应6-10h；加入0.1-0.3g过硫酸钾、0.1-0.5g半胱胺盐酸盐，升温至60-80℃，反应30-60min；冷却至室温，加入100-200mL丙酮，搅拌20-40min；过滤，收集滤饼得到聚合单体；
（2）在N2气氛下，将8-12g聚丙烯酸钠、1-3g聚合单体溶于300-500mL水中；加入0.1-0.3g1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、0.5-0.8g N-羟基磺基琥珀酰亚胺钠盐；在20-30℃下反应20-24h；反应完毕后，过滤，滤饼用无水乙醇洗涤2-3次后在40-60℃下干燥6-8h得到超支化聚合物；
（3）将3-5g超支化聚合物、4-6g蒙脱土、50-100mL聚乙二醇、100-150mL水混合后加热至60-80℃反应40-48h，冷却至室温得到所述蒙脱土接枝超支化聚合物乳液。
10.一种干燥木材，由权利要求1-9任一项所述的木材的干燥处理工艺处理而得。
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