CN1506203A

CN1506203A - 化学引发制做木塑复合材料的方法

Info

Publication number: CN1506203A
Application number: CNA021447411A
Authority: CN
Inventors: 金孟雪
Original assignee: YANBIAN YANJING INST OF COMMERCIAL SCIENCE & TECHNOLOGY
Current assignee: YANBIAN YANJING INST OF COMMERCIAL SCIENCE & TECHNOLOGY
Priority date: 2002-12-07
Filing date: 2002-12-07
Publication date: 2004-06-23

Abstract

本发明公开了一种通过化学引发而制做木塑复合材料的方法，把木材加工成型，配置浸渍液，浸渍木材，在一定温度和压力下，浸渍液中的引发剂引发不饱和单体，在木材内部进行聚合，构成网状铰链结构，后期经过表面处理加工制成。改性处理后的木材光洁、明亮、色泽鲜艳，除保持木材固有的纹理外，密度、硬度、抗压、变曲、拉伸强度等力学性能大为提高，其吸水率和细湿膨胀率显著低于原木材，尺寸稳定性很好，可以用制作家具、地板、屋内装饰、门窗等材料。本发明还具有投资小、成本低、不受设备限制等优点。

Description

化学引发制做木塑复合材料的方法

技术领域

本发明涉及一种对木材进行改性深加工的处理方法，具体是指通过化学改性将木材与合成树脂混合而生成复合材料的制做方法。

技术背景

改性木材，是在木材中注入合成材料，即浸渍液，再经过处理，使合成材料在木材中进行聚合，形成木材与合成材料进行交链、接支、聚合的木材复合材料。改性后的复合木材具有尺寸稳定性、力学强度、耐候性、耐磨性、耐蚀性和耐虫蚁性能远远高于天然木材。低档木材经过改性后，其各种性能有成倍的提高，具有被磨后原来的色泽和光泽不变、划伤后可用砂布等抹平打光仍保持原样。可以使低档木材当作高档木材使用，拓宽了低档速成树种的应用领域。

我国自70年代起开始研究辐射改性木材的研究，也取得了一些实验室科研成果，国内一些较大的科研单位早就在辐射改性木材技术上有所突破，有的进入批量生产阶段。例如，CN1066382C就公开了一种通过辐射源辐射木材进行改性而制做木塑复合材料的制做方法。但是辐射改性工艺存在处理成本高，难以控制生产工艺，投资大等问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种不用射线辐射而通过化学引发生产改性木材的新技术，使用化学引发生产的改性木材，除具有辐射改性木材的性能之外，还具有色泽鲜明的特点，具有投资少、成本低、工艺简便、不受设备限制等优点。

本发明的内容如下：

a、将木材加工成型、烘干除去水分，使水份重量含量控制在5％以下，木材放入浸渍容器内，把装有木材的浸渍容器放入真空罐里，真空度为-0.06～-0.08MPa，保持真空10～30分钟；

b、配制浸渍液，主要成分为甲基丙烯酸甲脂或苯乙烯或甲基丙烯酸甲脂和苯乙烯任意比的混合物；引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二丁腈；增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二仲辛酯或马来酸二辛酯；染色剂根据所需颜色挑选能完全溶于所选单体的染料、染料中间体；根据情况加入催化剂，催化剂一般采取月硅酸或月硅酸二丁基；

c、将配制好的浸渍液注入真空罐，浸渍液的注入量以使木材完全浸没为止，保持0.5～1小时，空气加压，压力为0.1～0.6MPa，保持4～10小时，以使浸渍液渗入木材之中，卸压打开真空罐，取出装有木材和浸渍液的浸渍容器，在常压下放置10～20小时；

d、充灌惰性气体排除剩余浸渍液，再充入惰性气体于浸渍容器，加压至0.05～0.2MPa，在4 0℃～85℃温度下使渗透在木材之中的浸渍液发生聚合反应，保持15～24小时取出，最后进行抛光而成。

本发明配置浸渍液是整个工艺的核心部分，所选的主要成份单体与染料、引发剂必须相适应，染料应完全溶于单体并能渗透到木材内部，不影响单体聚合的有机染料，选用引发剂必须是只能在引发工艺特定条件下引发单体的化学引发剂，否则可能提前引发或不能引发，达不到预期目的。

上述的浸渍液配方可具体列出5种：

1、以主要成份甲基丙烯酸甲酯100重量份为基数，引发剂为过氧化二苯甲酰0.01～0.1重量份，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯3～12重量份，染色剂为二甲基黄0.001～0.05重量份，催化剂为月硅酸0.02～0.05重量份。另外，其中也可加入共聚改性剂甲基丙烯酸0.1～0.3重量份。

2、以主要成份甲基丙烯酸甲酯100重量份为基数，引发剂为偶氮二异丁腈0.01～0.08重量份，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯2～14重量份，染色剂为油溶红0.001～0.05重量份。其中也可加入共聚改性剂甲基丙烯酸0.1～0.5重量份。

3、以主要成份苯乙烯100重量份为基数，引发剂为过氧化二苯甲酰0.01～0.1重量份，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或马来酸二辛酯0.5～10重量份，染色剂为二甲基黄0.001～0.08重量份，催化剂为月硅酸或月硅酸二丁基锡0.05～0.1重量份。

4、以主要成份苯乙烯100重量份为其数，引发剂为过氧化二苯甲酰0.01～0.1重量份，增塑剂为马来酸二辛酯0.5～10重量份，染色剂为油溶红0.001～0.05重量份。

5、以甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯任意比例混合液100重量份为基数，引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈0.01～0.1重量份，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯3～12重量份，染色剂为二甲基黄0.001～0.5重量份。

在上述的浸渍液的各种成份混合即得浸渍液，其中配方中根据需要也可加入适当比例的抗氧剂、防老剂或阻燃剂，阻燃剂一般采取磷酸二苯一亲酯、十溴二苯醚或八溴联苯。

化学引发改性木材所选用木材主要是桦木、杨木、色木、椴木等低等木材为普遍使用的不饱和单体和树脂。其制做工艺过程即为：首先加工木材成型，配置浸渍液，浸渍木材，在一定温度和压力下，浸渍液中的引发剂引发不饱和单体，在木材内部进行聚合，构成网状铰链结构，后期加工。

本发明的加工设备：木材加工设备、真空罐、真空泵、浸渍罐、受压容器、加压设备等。

改性木材的性能：

化学引发改性木材的性能，取决于木材种类与合成材料的性能和注入量，以及木材内部合成材料的聚合状态。

(1)尺寸稳定性

经过加工后的改性木材的尺寸稳定性明显高于原木材，以桦木为例浸泡24小时后原木与改性木材吸水性和膨胀性如下：

样品	径向膨胀率％	纵向膨胀率％	吸水率％
样品	径向膨胀率％	纵向膨胀率％	吸水率％	原来木材	4.2	0.5	59
改性木材	0.0	0.0	0.4	原来木材	4.2	0.5	59

(2)力学性能

以桦木为例，原木与改性木材力学性能对比如下：

性能	原木	改性木材
性能	原木	改性木材	密度(g/cm³)	0.62-0.68	1.07-1.11

端面硬度(N/mm²)	16.0	97.3
端面硬度(N/mm²)	16.0	97.3	顺性抗压强度(N/mm²)	17.9	122
静态变曲强度(N/mm²)	12.9	98	顺性抗压强度(N/mm²)	17.9	122
静态变曲强度(N/mm²)	12.9	98	拉伸强度(N/mm²)	17.6	56
抗劈力(弦面)(N/mm²)	14	10	拉伸强度(N/mm²)	17.6	56
抗劈力(弦面)(N/mm²)	14	10	抗劈力(径面)(N/mm²)	17	11

(3)抗腐蚀性能

改性木材，具有木材和高分子材料的优点，能抗一般酸、碱的腐蚀，耐霉菌、虫蚁的侵袭。

化学引发改性木材的优点

(4)色泽鲜艳

化学引发制作出来的改性材料，除与辐射引发制作的改性木材具有同样的性能之外，色泽比辐射引发制作的改性木材鲜艳、明亮，因为很多染料受射线照射后发生变化。

(4)投资少

不需要放射源辐射装置、电子加速器等资金投入很大的设备，因此，大大降低投入资金。

(5)成本低

因为不需要辐射装置和加速器，降低成本约30％左右。

(6)不受设备限制

射线装置，因安全设施等问题，设备本身有一定的局限性，但化学引发方法，且不受此类限制，不论大小各种形状都可以加工。

(7)改性木材的应用

改性木材具有优异的性能，而且无毒、无气味、无污染可称为环保性材料，能广泛利用于地板、家具、门窗、屋内装饰等。

用改性木材作地板，具有防潮、不变形、耐磨损、使用寿命长等优点。不需要油漆、打蜡，其光洁度与着色永久不变，尤其适合于人群密集场合，如会议室、舞厅、剧场、商场、运动场、客车等。用改性木材作家具、屋内装饰，具有经久耐用，耐用不怕潮湿、不变形、无毒、无气味、无污染等优点外，家具和饰有划痕时可用细沙布进行打磨，用羊绒等纤维物抛光，乃保持原样。改性木材将以她良好的性能，广泛应用人民生活和社会经济各个领域，将取得可观的社会效益及经济效益。

具体实施方式

实施例1

工艺步骤：

a、将木材加工成型、烘干除去水分，使水份含量控制在5％以下，木材放入浸渍容器内，把装有木材的浸渍容器放入真空罐里，真空度为-0.06～-0.08MPa，保持真空10～30分钟；

b、配制浸渍液：

主要成份甲基丙烯酸甲酯100Kg，

引发剂为过氧化二苯甲酰0.05Kg，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯9Kg，

染色剂为二甲基黄0.02Kg，

催化剂为月硅酸0.05Kg。

另外，其成份中也可加入共聚改性剂甲基丙烯酸0.3Kg。

c、将配制好的浸渍液注入真空罐后保持0.5～1小时，空气加压，压力为0.1～0.6MPa，保持4～10小时，卸压打开真空罐，取出装有木材和浸渍液的浸渍容器，在常压下放置10～20小时；

d充灌氮气排除剩余浸渍液，再充入氮气于浸渍容器，加压至0.05～0.2MPa，在40～85℃温度下使渗透在木材之中的浸渍液发生聚合反应，保持15～24小时取出，进行抛光而成。

实施例2

工艺步骤与实施例1相同，浸渍液的配制成份为：

主要成份甲基丙烯酸甲酯100Kg，

引发剂为偶氮二异丁腈0.06Kg，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯8Kg，

染色剂为油溶红0.02Kg。

实施例3

工艺步骤与实施例1相同，浸渍液的配制成份为

主要成份苯乙烯100Kg，

引发剂为过氧化二苯甲酰0.05Kg，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或马来酸二辛酯10Kg，

染色剂为二甲基黄0.02Kg，

催化剂为月硅酸或月硅酸二丁基锡0.05Kg。

实施例4

工艺步骤与实施例1相同，浸渍液的配制成份为

主要成份苯乙烯100Kg，

引发剂为过氧化二苯甲酰0.05Kg，

增塑剂为马来酸二辛酯10Kg，

染色剂为油溶红0.02Kg。

实施例5

工艺步骤与实施例1相同，浸渍液的配制成份为：

甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯任意比例混合液100Kg，

引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈0.06Kg，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯10Kg，

染色剂为二甲基黄0.02Kg。

Claims

1、一种通过化学引发而制做木塑复合材料的方法，包括以下工艺步骤：

a、将木材加工成型、烘干除去水分，使水份含量控制在5％以下，木材放入浸渍容器内，再把装有木材的浸渍容器放入真空罐里，真空度为-0.06～-0.08MPa，保持真空10～30分钟；

b、配制浸渍液，主要成分为甲基丙烯酸甲脂或苯乙烯或甲基丙烯酸甲脂和苯乙烯任意比例的混合物；引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二丁腈；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二仲辛酯或马来酸二辛酯；染色剂根据所需颜色挑选能完全溶于所选单体的染料、染料中间体；根据情况加入催化剂，催化剂为月硅酸或月硅酸二丁基锡；

c、将配制好的浸渍液注入真空罐后保持0.5～1小时，然后空气加压，压力为0.1～0.6MPa，保持4～10小时，卸压打开真空罐，取出装有木材和浸渍液的浸渍容器，在常压下放置10～20小时；

d、充灌惰性气体排除剩余浸渍液，再充入惰性气体于浸渍容器内，加压至0.05～0.2MPa，在40～85℃温度下使渗透在木材之中的浸渍液发生聚合反应，保持15～24小时取出，最后对木材进行抛光而成。

2、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的浸渍液配方为：

以主要成份甲基丙烯酸甲酯100重量份为基数，

引发剂为过氧化二苯甲酰0.01～0.1重量份，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯3～12重量份，

染色剂为二甲基黄0.001～0.05重量份，

催化剂为月硅酸0.02～0.05重量份。

3、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的浸渍液配方为：

以主要成份甲基丙烯酸甲酯100重量份为基数，

引发剂为偶氮二异丁腈0.01～0.08重量份，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯2～14重量份，

染色剂为油溶红0.001～0.05重量份。

4、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的浸渍液配方为：

以主要成份苯乙烯100重量份为基数，

引发剂为过氧化二苯甲酰0.01～0.1重量份，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或马来酸二辛酯0.5～10重量份，

染色剂为二甲基黄0.001～0.08重量份，

催化剂为月硅酸或月硅酸二丁基锡0.05～0.1重量份。

5、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的浸渍液配方为：

以主要成份苯乙烯100重量份为其数，

引发剂为过氧化二苯甲酰0.01～0.1重量份，

增塑剂为马来酸二辛酯0.5～10重量份，

染色剂为油溶红0.001～0.05重量份。

6、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的浸渍液配方为：

以甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯任意比例混合液100重量份为基数，

引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈0.01～0.1重量份，

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯3～12重量份，

染色剂为二甲基黄0.001～0.5重量份。

7、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的浸渍液配方中根据需要加入适当比例的阻燃剂。

8、根据权利要求1所述的制做木塑复合材料的方法，其特征是所述的所需改性木材为桦木、杨木、色木或椴木等低等木材。