[發明專利]具有良好界面相容性的塑合木的制備方法

無效

• 申請號: 201010282922.8
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN101966716A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 李永峰;江馳;劉一星;呂多軍;郝笑龍
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B27M1/00
• 分類號: B27M1/00;B27K3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及塑合木的制備方法。

背景技術

在木材的天然多孔結構中原位生成聚合物，使聚合物填充木材細胞腔以補強木材細胞壁，及堵塞水分和微生物入侵木材細胞壁的通道，進而提高木材力學性能和耐久性，所形成的復合材料稱為“塑合木”?，F有的塑合木的反應性單體主要為乙烯類單體、丙烯類單體和丙烯酸(酯)類單體，如氯乙烯、苯乙烯、二乙烯基苯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯等。這些單體價廉、來源廣泛，形成的聚合物性能優良，但這些單體往往只能自身聚合，或理論上雖帶有可與木材細胞壁之羥基發生化學反應的酯基、酰胺等功能基團，但在不給木材性能帶來明顯負面影響的溫和反應條件下卻又難以有效地與木材細胞壁接枝鍵聯，導致木材多孔結構中的聚合物與孔壁之間存在明顯相分離，塑合木的順紋抗壓強度較未處理木材僅提高20％～40％，靜曲強度較未處理木材提高20％～35％，力學強度低；塑合木連續浸水200h后的抗脹率僅為15％～25％，耐真菌侵蝕能力(即防腐性能)較未處理木材僅提高20％～30％，塑合木的耐久性差。

發明內容

本發明是為了解決現有塑合木的聚合物與木材細胞壁之間界面相容性差，使塑合木力學強度低、耐久性差的問題，而提供的一種具有良好界面相容性的塑合木的制備方法。

本發明的具有良好界面相容性的塑合木的制備方法按以下步驟進行：一、按質量份數比稱取1份功能性單體和3份～6份反應性單體，并混合均勻，得到單體溶液；二、稱取引發劑、接枝促進劑和丙酮溶劑，其中引發劑的質量占經步驟一得到的單體溶液質量的0.5％～1％，接枝促進劑的質量占經步驟一得到的單體溶液質量的5％～10％，丙酮的質量為接枝促進劑的2～3倍；三、將經步驟二稱取的接枝促進劑溶于經步驟二稱取的丙酮中，得到接枝促進劑溶液，再將接枝促進劑溶液和經步驟二稱取的引發劑加入到經步驟一得到的單體溶液中，混合均勻，得到浸漬液；四、將木材和經步驟三得到的浸漬液加入到反應罐中，并使木材浸沒于浸漬液中，將反應罐密閉后抽真空至-0.08MPa～-0.095MPa，并保持15min～25min；五、解除真空恢復至常壓，然后再向反應罐中通入空氣，使反應罐中的壓力達到0.8MPa～1MPa，并保持20min～30min；六、將反應罐的壓力降至常壓，取出木材，再用鋁箔紙將浸漬后的木材包裹起來，先在室溫常壓狀態下放置12h～24h，然后加熱至溫度為75℃～85℃并保持8h～10h，拆除鋁箔紙，再繼續加熱至溫度為105℃～115℃并保持8h～10h，最后在常溫下抽真空至恒重即得具有良好界面相容性的塑合木；步驟一中所述的功能性單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和烯丙基縮水甘油醚(AGE)中的一種或兩種的組合；步驟一中所述的反應性單體為氯乙烯、苯乙烯、二乙烯基苯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、乙酯和丁酯中的一種或其中幾種的組合；步驟一中的引發劑為偶氮二異丁腈(AIBN)或過氧化苯甲酰(BPO)；步驟一中的接枝促進劑為順丁烯二酸酐、丁二酸酐、鄰苯二甲酸酐或三乙胺。

本發明的方法是先在抽真空條件下將木材多孔結構中的空氣抽出，單體溶液順勢進入木材多孔結構中；再附加壓力條件，使單體溶液更快、更均勻地填充滿木材多孔結構；然后再在加熱的條件下使單體聚合，得到有機聚合物與木材復合的塑合木。本發明的功能性單體甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和烯丙基縮水甘油醚(AGE)，相當于偶聯劑，功能性單體具有可與木材基質上的羥基發生化學鍵合的環氧基團和可與乙烯類、丙烯類單體或丙烯酸類單體發生自由基聚合的雙鍵，從而提高塑合木中聚合物與木材基質間的界面相容性。本發明除利用加熱手段促進環氧基團與羥基發生鍵合外，還利用有機酸酐或有機叔胺作為接枝促進劑，使功能性單體在溫和的加熱條件下，有效的打開環氧基團，與木材細胞壁上的羥基發生親核取代反應，實現兩者的鍵聯。本發明的塑合木中的聚合物與孔壁之間接觸緊密，沒有明顯縫隙，界面相容性良好，理論上可大大提高塑合木的力學性能，同時因為聚合物與孔壁之間接觸緊密，沒有明顯縫隙，堵塞水分和微生物入侵木材細胞壁的通道，還會使塑合木的耐久性如尺寸穩定性和防腐性能顯著提高；本發明制備的塑合木的順紋抗壓強度較未處理木材提高70％～120％，靜曲強度較未處理木材提高55％～95％，塑合木連續浸水200h后的抗脹率高達53％～60％，耐真菌侵蝕能力(即防腐性能)較未處理木材提高85％～94％，故具有良好的力學強度、尺寸穩定性和防腐性能，可用作室內家具及室外結構材料，可應用于對木質材料具有較高耐久性和力學性能要求的領域。

附圖說明