[發(fā)明專利]一種環(huán)保型木材改性劑及其應(yīng)用和木材改性處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711015014.0
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN109705261A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李改云;仇洪波;儲富祥;范東斌;楊昇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所
• 主分類號: C08F220/20
• 分類號: C08F220/20;C08F220/58;C08F120/20;B27K3/08;B27K3/52
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王園園;李婉婉

本發(fā)明涉及木材改性領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型木材改性劑，該環(huán)保型木材改性劑含有水溶性乙烯類單體、引發(fā)劑、以及任選的交聯(lián)劑、催化劑和水。還公開了上述環(huán)保型木材改性劑在木材改性處理中的應(yīng)用。還公開了一種木材改性處理方法，該方法包括：(1)配制上述環(huán)保型木材改性劑；(2)將所述環(huán)保型木材改性劑按照真空加壓浸漬的方式浸漬木材；(3)使得步驟(2)得到的木材中的木材細(xì)胞與環(huán)保型木材改性劑進(jìn)行接枝反應(yīng)。本發(fā)明的改性劑具有無毒、無刺激性氣味、不易揮發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，對木材進(jìn)行處理后使得木材的強(qiáng)度和硬度均顯著提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及木材改性領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型木材改性劑及其應(yīng)用和木材改性處理方法。

背景技術(shù)

我國是世界上木材及其制品的消費(fèi)大國，隨著人民生活水平的提高，對木材數(shù)量和質(zhì)量的要求也不斷提高。同時我國是少林國家，大徑優(yōu)質(zhì)木材多要依靠進(jìn)口，而隨著其他國家森林保護(hù)意識的增強(qiáng)，木材進(jìn)口渠道迅速減少，進(jìn)口成本也將大幅攀升。為了增加木材資源的供應(yīng)量，我國大力發(fā)展了人工速生林，雖然我國擁有世界面積最大的人工林，但人工速生林存在材質(zhì)疏松、密度小、強(qiáng)度低、耐腐性差等缺點(diǎn)，力學(xué)性能較差，很難作為結(jié)構(gòu)材使用。

化學(xué)法處理可改善木材尺寸穩(wěn)定性和耐久性，延長使用壽命，提高產(chǎn)品附加值，是實(shí)現(xiàn)木材高效利用的重要手段。其中，有機(jī)單體改性是將含有不飽和雙鍵的低分子量單體浸漬到木材內(nèi)，隨后通過自由基引發(fā)、射線輻射或熱催化使改性劑發(fā)生原位聚合得到改性木材，也成為塑合木(WPC)。與未改性材相比，塑合木的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性和耐久性均得到很大程度的改善，因此有機(jī)單體改性木材成為了研究的熱點(diǎn)。中國專利申請201010281962.0公開了一種高轉(zhuǎn)化率的塑合木制備方法，采用先抽真空后加壓浸漬的方式將有機(jī)單體浸漬到木材內(nèi)，將木材用鋁箔包裹，然后加熱處理，有機(jī)單體轉(zhuǎn)化率為75-88％，制備的塑合木順紋抗壓強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐腐性均得到提高。但是該技術(shù)需要包裹鋁箔紙來減少單體揮發(fā)，在包裹和拆封鋁箔過程中不可避免的有乙烯類單體揮發(fā)，損害操作人員的健康，況且包裹不能改變乙烯類單體的蒸汽壓，所以不能抑制乙烯基單體氣化，另外，此工藝增加了包封材料和人工成本。中國專利申請200710072699.2公開了一種乙烯基單體塑合木的制備方法，各工藝在同一設(shè)備中進(jìn)行，有效減少了乙烯類單體的揮發(fā)和損失，從而避免了對環(huán)境的污染和對操作人員的傷害。但是該技術(shù)需要特制的浸漬加壓設(shè)備，一個工藝流程需要經(jīng)過抽真空、注液、加壓、排液、加熱固化、冷卻排液、再抽真空等諸多步驟，存在設(shè)備投資大、處理周期長、效率低下等問題。并且，該過程需要在惰性氣氛中進(jìn)行，對反應(yīng)條件的要求較苛刻，另外，其單體在改性后的木材中的殘留嚴(yán)重。

以上研究都不能從根本上解決常規(guī)乙烯類單體毒性大、易揮發(fā)、與木材相容性差、處理工藝復(fù)雜等問題；常規(guī)乙烯類單體留存于木材中難以去除，導(dǎo)致改性材常帶有難聞氣味以及應(yīng)用后緩慢釋放毒性單體，污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決塑合木制備過程中常規(guī)乙烯類單體揮發(fā)損失大、單體轉(zhuǎn)化率低、嚴(yán)重污染環(huán)境、聚合物與木材細(xì)胞壁之間界面相容性差等問題。本發(fā)明提供了一種環(huán)保型木材改性劑及其應(yīng)用和木材改性處理方法。本發(fā)明采用的水溶性乙烯類單體極性較高，具有很好地親水性和生物相容性，容易進(jìn)入木材細(xì)胞壁。在引發(fā)劑的作用下，乙烯類單體與細(xì)胞壁纖維素之間形成共價鍵，細(xì)胞壁內(nèi)聚合形成的聚合物與細(xì)胞壁基質(zhì)實(shí)現(xiàn)一步接枝鍵聯(lián)，以提高乙烯類單體與木材細(xì)胞壁的界面結(jié)合性能。本發(fā)明采用的乙烯類單體以水為溶劑，避免使用丙酮、二甲苯、氯仿等有毒且易揮發(fā)的有機(jī)溶劑，是一種綠色環(huán)保的處理技術(shù)；另外，本發(fā)明制備的改性劑無色無味、不易揮發(fā)、接枝聚合溫度低、單體轉(zhuǎn)化率高，在現(xiàn)有設(shè)備條件下就能完成，是一種簡單可行的處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種環(huán)保型木材改性劑，該環(huán)保型木材改性劑含有水溶性乙烯類單體、引發(fā)劑、以及任選的交聯(lián)劑、催化劑和水。