CN1398704A

CN1398704A - 无污染松木木材改性方法及其组合物

Info

Publication number: CN1398704A
Application number: CN 02121549
Authority: CN
Inventors: 陈万利; 吴子良
Original assignee: SANQI TRADE CO Ltd GUANGXI
Current assignee: Yang Jun
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: CN1325237C

Abstract

本发明涉及松木木材的改性方法及其组合物。改性主要为脱油固脂和阻燃返脂工序，将松木中可流动的松节油脱除、松香固定后，重新注入一种可固化的水溶性树脂，脱油固脂处理温度为80～105℃，常压下处理3～10小时，然后抽真空0.5～1小时，在－0.09～－0.095MPa的真空下吸入水溶性高分子阻燃树脂，解除真空后浸泡1～5小时。脱油固脂组合物含有水溶性含氮有机化合物、镁盐、硼酸、乳化剂、渗透剂等，pH为7.5～8.0。处理后的松木解决了溢脂变形问题，又提高了强度和耐久性，并具有阻燃性。

Description

无污染松木木材改性方法及其组合物

技术领域

本发明涉及木材的改性，尤其是松木木材的无污染改性方法，本发明还涉及松木改性用组合物。

背景技术

松木具有生长快、适应性强等特点，是一种被许多林场作为经济林及农村作为房前屋后创收林而广泛种植的温带树种。但由于松木木质结构中的树脂道发达，松脂含量高，木材变形性大，气温高时易溢脂污染材面，并能使漆层剥落，因而应用受到限制，通常只能作建筑椿柱和模板、包装箱材使用。

为了扩大对松木木材资源的利用，北美从50年代开始研究松木的加工处理办法，日本从60年代开始研究落叶松的工业利用，我国从80年代以后开始研究马尾松木材综合改性技术，脱脂处理是松木改性的重点。从南京林业大学苗平等人在《林业科技开发》1999第4期上发表的“松木脱脂技术进展”，以及潘彪等人在《中国木材》2000年第2期上发表的“木材脱脂处理”文中可知，目前几种实用的松木脱脂方法有：碱液浸煮法、高压汽蒸干燥法和高压汽蒸减压干燥法等。后两种方法要用到高压或高压-真空设备，如申请号8820120，公开号CN8820120U的实用新型专利申请说明书所披露的“木材脱脂釜”，该设备投资较大，且一般认为其脱脂效果不很理想，适用于大型木材加工厂对树脂含量较低，或脱脂要求不高的松木进行脱脂处理。碱液浸煮法是使用较多的一种办法，具有设备投资小，脱脂效果较好等特点，但处理后的木材颜色较深，光泽度低。近年来该法经过改良也有所进展，如申请号99115393.6，公开号CN1275473A发明专利申请公开说明书披露了一种松木脱脂剂，由表面活性剂、渗透剂、保护剂以及碱性物质过硼酸钠、硅酸钠、碳酸钠等组成；申请号88105016.4，公开号CN1034885A的发明专利申请公开说明书披露了高压-碱液法工艺；申请号98107213.5公开号CN1204569A的发明专利申请公开说明书披露了真空-高压-碱液法工艺及设备。碱性脱脂最大的弊病是脱脂废液中含有大量的松香皂、多糖物质及其它木材碱溶物，直接排放或仅经简单的中和处理便排放，会给环境带来严重的危害，造成类似于造纸废水般的污染。如果单为脱脂投入污水处理设备，则相对于木材脱脂所创造的经济价值而言，投资规模实在过于庞大，得不偿失。

松木脱脂后，松木的溢脂及变形性问题得到了解决，但木材强度下降较大，有时下降大于20％，特别是碱煮法脱脂的松木，脆性增大更加明显，因而限制了松木木材的推广和使用。

日本特许昭59-19801、平1-136704及US4276329等专利文件公开了用酚醛树脂、硅烷偶联剂、丙烯酸树脂，在高压下浸注处理木材来改善质软、强度低的木材的形变性及强度。申请号87106340.9，公开号CN1031958A的发明专利申请公开说明书披露了将松木用乙醇回流3～4小时进行表面脱脂，减压浸泡苯乙烯单体或苯乙烯-丙烯腈混合单体12小时，再加压到1.5～2.5atm、加热到90～120℃3～4小时进行表面塑化，其工艺过程和设备繁杂，而且加工成本过高。对脱脂(或脱油)后的松木进行返脂和返脂-阻燃二合一(即所注入的树脂具有阻燃性)处理方法，仍未见文献报道。

木材的改性处理产生废液，木制品的加工生产过程中也产生大量的制材剩余物(板边、木皮、刨花和锯末等)，稍有处理不当，也会造成严重的环境污染。这是松木木材改性处理及其加工过程必须正视的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无污水排放的松木木材脱油固脂、返脂改性新方法。已发现采用含有水溶性含氮有机化合物、无机镁盐、硼酸、少量的乳化剂及渗透剂的中性组合物，对松木木材进行脱油固脂处理，干燥后，采用具有阻燃性能的水溶性、低粘度的高分子树脂进行返脂，即将松木中可流动的松节油脱除、松香固定后，重新注入一种可固化的水溶性树脂，使处理后的松木既解决了溢脂变形问题，又提高了强度和耐久性，并且木材具有阻燃性，达到消防对室内装饰材料的难燃性要求。

本发明的另一目的是提供一种上述脱油固脂工艺所用的组合物。

本发明是这样实现的：脱油固脂工序所采用的组合物组成为(wt％)：水溶性含氮有机化合物：0.05～2％、镁盐：0.2～1％、硼酸：0.2～1％、乳化剂：0.05～0.5％、渗透剂：0.05～0.1％、磷酸：适量，调pH＝7.5～8.0、水：余量。脱油固脂处理温度为80～105℃，压力为常压，处理时间为3～10小时。脱油固脂的松木干燥后，置于真空罐中，抽真空0.5～1小时，真空度为-0.09～-0.095MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡1～5小时。

其中，水溶性含氮有机化合物可选用C_4～12脂肪胺、1，6-己二胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺、苯骈三氮唑等化合物的一种或者多种，镁盐可选用硫酸镁、硝酸镁或氯化镁，乳化剂选十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的其一，渗透剂为低泡OK油。

返脂工艺所采用的水溶性高分子阻燃树脂，粘度为120～280mPa·S，由阻燃单体、助渗剂与其它原料合成而得。阻燃单体可采用磷酸胍、硝酸胍或蜜胺等多氮有机化合物，助渗剂选用分子量800～3000的聚乙二醇(PEG)。具体配比如下(质量分)：甲醛(含量≥35％)：750～850、尿素：110、阻燃单体：320～450、浓氨水：适量、浓磷酸：适量、PEG：5～12、水：加入至(氨水量+磷酸量+水量)820。

脱油固脂组合物经4～6个循环使用后，颜色变为深棕色，要更换新的溶液方能保证使用效果。可用粉碎后的木皮、板边、刨花、和锯末等制材剩余物，吸收中和后的脱固废液，如用工业磷酸将脱油固脂废液调整pH至5.5～6.5，然后喷淋到已粉碎成粒径≤1mm的制材剩余物粉末上，搅拌混合均匀，堆放备用。该混合物含有大量的胺盐或其它水溶性含氮成分，用磷酸中和后成为易被植物吸收之速效氮和有效磷肥料，其中所含的镁、硼也是植物生长必需之微量元素，可用直接用作植物无土栽培基质，种植无公害蔬菜、室内观赏花卉等，或用于生产优质农用有机-无机复合肥的原料。

松木木材改性后，不仅解决了溢脂变形问题，提高了强度和耐久性，还具有一定的防潮、防霉和防蛀能力，其密度、强度及变形性均可与优质木材相媲美。本发明在不造成环境污染的前提下，大大地提高了松木的品质及经济价值，为社会增加了一种来源广泛的优质木材资源，起到抑制乱砍滥伐资源林、生态林现象和保护生态环境之积极作用。

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明，以下是发明的具体实施例。这些实施例只是起到说明作用，决不应理解为限制本发明的范围和根本原理。

实施例1松木木材脱油固脂工序实施例。

组合物(wt％)：正丁胺：0.8％、硫酸镁：0.5％、硼酸：1％、十二烷基苯磺酸钠：0.1％、OK油：0.1％、磷酸：0.3％、水97.2％。处理温度：95℃。处理时间：4小时。

实施例2 松木木材脱油固脂工序实施例。

组合物(wt％)：月桂胺：0.5％、硫酸镁：0.8％、硼酸：1％、十二烷基硫酸钠：0.2％、OK油：0.08％、磷酸：0.15％、水97.3％。处理温度：80℃。处理时间：10小时。

实施例3 松木木材脱油固脂工序实施例。

组合物(wt％)：1，6己二胺：1％、氯化镁：0.7％、硼酸：0.5％、十二烷基苯磺酸钠：0.5％、OK油：0.05％、磷酸：0.7％、水96.6％。处理温度：105℃。处理时间：6小时。

实施例4 松木木材脱油固脂工序实施例。

组合物(wt％)：六次甲基四胺：2％、硝酸镁：1％、硼酸：0.8％、十二烷基硫酸钠：0.2％、OK油：0.1％、磷酸：0.1％、水95.8％。处理温度：85℃。处理时间：8小时。

实施例5 松木木材脱油固脂工序实施例。

组合物(wt％)：苯骈三氮唑：0.2％、硫酸镁：0.5％、硼酸：0.2％、十二烷基苯磺酸钠：0.5％、OK油：0.07％、磷酸：0.1％、水98.4％。处理温度：100℃。处理时间：9小时。

实施例6 松木木材脱油固脂工序实施例。

组合物(wt％)：三乙烯四胺：0.1％、氯化镁：0.3％、硼酸：0.4％、十二烷基硫酸钠：0.08％、OK油：0.1％、磷酸：0.2％、水98.8％。处理温度：85℃。处理时间：5小时。

实施例7 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)：正丁胺：0.4％、六次甲基四胺：0.8％、氯化镁：0.2％、硼酸：0.6％、十二烷基硫酸钠：0.1％、OK油：0.05％、磷酸：0.5％、水：97.75％。处理温度：100℃。处理时间：8小时。

实施例8 脱油固脂后松木返脂工序实施例。

阻燃树脂配方(质量分)：甲醛(含量≥ 35％)：750、尿素：110、硝酸胍：320、浓氨水：适量、浓磷酸：适量、PEG-800：10、水：加入至(氨水量+磷酸量+水量)＝820。抽真空1小时，真空度为-0.095MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡2小时。

实施例9 脱油固脂后松木返脂工序实施例。

阻燃树脂配方(质量分)：甲醛(含量≥ 35％)：820、尿素：110、磷酸胍：430、浓氨水：适量、浓磷酸：适量、PEG-2000：8、水：加入至(氨水量+磷酸量+水量)＝820。抽真空0.5小时，真空度为-0.09MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡5小时。

实施例10 脱油固脂后松木返脂工序实施例。

阻燃树脂配方(质量分)：甲醛(含量≥ 35％)：800、尿素：110、硝酸胍：380、浓氨水：适量、浓磷酸：适量、PEG-2000：10、水：加入至 (氨水量+磷酸量+水量)＝820。抽真空0.5小时，真空度为-0.09MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡4小时。

实施例11 脱油固脂后松木返脂工序实施例。

阻燃树脂配方(质量分)：甲醛(含量≥35％)：850、尿素：110、蜜胺：320、浓氨水：适量、浓磷酸：适量、PEG-1000：12、水：加入至(氨水量+磷酸量+水量)＝820。抽真空1小时，真空度为-0.09MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡1小时。

实施例12 脱油固脂后松木返脂工序实施例。

阻燃树脂配方(质量分)：甲醛(含量≥35％)：800、尿素：110、磷酸胍：400、浓氨水：适量、浓磷酸：适量、PEG-3000：5、水：加入至(氨水量+磷酸量+水量)＝820。抽真空1小时，真空度为-0.095MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡3小时。

实施例13 脱油固脂废液综合利用实施例。

脱油固脂废液5kg，用0.3kg磷酸调节ph值，溶入2kg磷酸二氢钾和1.5kg尿素，喷入20kg的木糠中，混均后堆放。可用于花卉无土栽培的基质。

Claims

1、一种无污染松木木材改性方法，包括脱油固脂、干燥、阻燃返脂等工序，其特征在于所述的脱油固脂工序温度为80～105℃，常压下采用中性组合物处理3～10小时；所述的阻燃返脂工序真空度为-0.09～-0.095MPa，抽真空0.5～1小时，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡1～5小时。

2、如权利要求1的方法，其中所述的水溶性高分子阻燃树脂，粘度为120～280mPa·S，由阻燃单体、助渗剂与其它原料合成而得。

3、如权利要求1或2的方法，其中所述的水溶性高分子阻燃树脂配比为：甲醛(含量≥35％)：750～850、尿素：110、阻燃单体：320～450、助渗剂：5～12、其余量为820。

4、如权利要求3的方法，其中所述的阻燃单体为磷酸胍、硝酸胍或蜜胺；所述的助渗剂为分子量800～3000的聚乙二醇；所述的其余量为氨水、磷酸及水的量。

5、一种如权利要求1所述的中性组合物，其特征在于含有水溶性含氮有机化合物、镁盐、硼酸、乳化剂、渗透剂，pH为7.5～8.0。

6、根据权利要求5的组合物，其特征在于所述的氮基有机化合物为C_4～12脂肪胺、1，6-己二胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺或苯骈三氮唑的一种或者多种；所述的镁盐为硫酸镁、硝酸镁或氯化镁；所述的乳化剂可选十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠；所述的渗透剂为低泡OK油。

7、根据权利要求5或6的组合物，其特征在于其特征在于含有0.05～2％的氮基有机化合物、0.2～1％的镁盐、0.2～1％硼酸、0.05～0.5％乳化剂、0.05～0.1％渗透剂，用磷酸调pH至7.5～8.0，余量为水。