[發(fā)明專利]一種利用多元羧酸對木材進(jìn)行功能改良的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310379163.0
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103433988A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝延軍;馮鑫浩;肖澤芳;王清文
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B27K3/08
• 分類號: B27K3/08;B27K3/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對木材進(jìn)行功能改良的方法。

背景技術(shù)

木材是天然生物質(zhì)材料，廣泛應(yīng)用于人類的生活空間。但是由于木材結(jié)構(gòu)具有各向異性、吸濕性等特點(diǎn)，使其在使用過程中容易發(fā)生變形開裂、菌腐蟲害，因此，有必要對特定場所使用木材進(jìn)行功能改良。化學(xué)功能改良是對木材，尤其是低質(zhì)速生木材如楊木和桉木等，進(jìn)行高值化利用的重要途徑。國際上現(xiàn)有比較成熟的木材化學(xué)功能改良方法包括乙酰化處理、氮羥甲基樹脂改性、糠醇處理、浸漬低分子脲醛或酚醛樹脂等。通過這些化學(xué)改性手段，改性試劑能夠滲透入木材中與木材細(xì)胞壁物質(zhì)發(fā)生接枝/交聯(lián)反應(yīng)，或者在細(xì)胞腔中縮聚形成大分子，從而實(shí)現(xiàn)在木材中固定，改善木材的尺寸穩(wěn)定性，使木材具有耐腐朽、耐室外老化等功能。雖然這些木材功能化技術(shù)能夠改善木材的某些原有性能并賦予其新的功能，但在技術(shù)和產(chǎn)品性能方面都存在潛在的不足，如甲醛釋放、醋酸殘余物揮發(fā)等問題（如專利為201210194615.3和201210306016.6），因此絕大多數(shù)現(xiàn)有功能化木材只能應(yīng)用于室外場所。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善和用戶對化學(xué)功能改良木材產(chǎn)品揮發(fā)物釋放關(guān)注度的增加，迫切需要開發(fā)一種新的環(huán)保綠色木材功能改良技術(shù)和產(chǎn)品。

多元羧酸中的羧基可在特定條件下與木材中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，并可以固定在木材中，從而避免了改性藥劑流失的問題；多元羧酸可來源于天然植物，用其改性處理后的木材不存在有害小分子揮發(fā)等問題；處理木材不含重金屬等物質(zhì)，在使用年限后可與普通未處理木材一樣直接作為燃料再次利用。因此多元羧酸改性木材保證了原料的可持續(xù)性、處理工藝的環(huán)保性和產(chǎn)品的環(huán)境友好性。

多元羧酸作為一種高效交聯(lián)劑，最初廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)上棉織物的抗皺整理劑，通過羧酸與兩個(gè)或多個(gè)纖維羥基反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)，以增強(qiáng)織物的抗皺性和印染性，保持織物在堿液和強(qiáng)氧化劑洗滌時(shí)的力學(xué)強(qiáng)度（如專利ZL201110171592.4、201210567331.4、ZL96195570.8）。另外，多元羧酸也作為木材膠粘劑中的交聯(lián)劑或酸堿調(diào)節(jié)劑，有效控制膠粘劑固化時(shí)間，降低膠粘劑的甲醛釋放量，增強(qiáng)膠粘劑與水性高分子的化學(xué)反應(yīng)活性，從而改善膠粘劑的膠合強(qiáng)度，所制備的膠黏劑可以被廣泛用于植物碎料和木材的膠合（ZL03128043.9、ZL200410017054.5、200610018302.7、200610147259.4、200810177621.1、200980125534.4、ZL201110072818.0）。

作為有效的交聯(lián)劑，多元羧酸也用作助劑與其它改性主劑，如多元醇、硅化合物（如硅酸鈉）、甲殼素、木質(zhì)素等一起用于浸漬處理木材，目的是交聯(lián)木材改性主劑，形成網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)，從而固定在木材中（ZL200880105738.7、WO2012/153183A1、WO2011/042609A1）。專利（201210479868.5）也報(bào)道了用丁烷四羧酸交聯(lián)磷酸、尿素等，從而增強(qiáng)阻燃劑在木材中的抗流失性。專利（ZL200710306593.4、201110272901.2、ZL200610027709.6）報(bào)道了在木材防腐處理配方中加入檸檬酸，交聯(lián)固定防腐組分。現(xiàn)有方法對木材進(jìn)行功能性改良不僅成本高，工藝復(fù)雜，且多元羧酸與其它試劑混合使用對環(huán)境污染嚴(yán)重，然而目前未見單獨(dú)使用多元羧酸作為木材改性劑功能改良木材的專利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有方法對木材進(jìn)行功能性改良成本高、工藝復(fù)雜、對環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，提供一種利用多元羧酸對木材進(jìn)行功能改良的方法。

本發(fā)明的一種利用多元羧酸對木材進(jìn)行功能改良的方法按以下步驟進(jìn)行：

一、改性劑溶液的配制：將多元羧酸加蒸餾水配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～30%的多元羧酸水溶液，向多元羧酸水溶液中添加催化劑，其中催化劑與多元羧酸水溶液的質(zhì)量體積比為0～1g∶10mL，混合均勻，即得改性劑溶液；

二、木材或基材浸漬處理：采用真空加壓浸漬設(shè)備，在真空加壓條件下，將步驟一中制得的改性劑溶液浸注到木材或基材中；

三、改性劑在木材或基材中的聚合：將步驟二中浸注的木材或基材先在常溫常壓條件下氣干1～10天，氣干過程中每隔1～2天翻轉(zhuǎn)木材或基材，然后將木材或基材分別在40℃、60℃和80℃溫度下加熱干燥2天，最后在100～160℃條件下干燥固化1～4天。

本發(fā)明包含以下有益效果：