[發明專利]一種超聲波協同處理的高性能致密化木質材料制備方法

在審

• 申請號: 202110403263.7
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113084952A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 牟洪波;楊鴻;戚大偉
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B27K3/02
• 分類號: B27K3/02;B27K3/32;B27K3/52;B27K3/36;B27K3/20;B27K5/00;B27K5/06;B27M1/02
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本發明公開了一種超聲波協同處理下的高性能致密化木質材料的制備方法，屬于木質材料改性技術領域。本發明通過在超聲波和堿性溶液的協同處理下得到軟化的木材，分別用沸騰和流動的去離子水清洗軟化后的木材，放在模具中放入熱壓機進行熱壓致密化處理，最后將得到的致密木材干燥保存。本發明解決了木材壓縮密實化后尺寸不穩定性的問題，提高了木材的機械強度，為速生軟木的改性利用提供了參考。

技術領域

本發明涉及木質材料改性技術領域，更具體地說，涉及一種超聲波協同處理下的高性能致密化木質材料的制備方法。

背景技術

木材作為一種可持續發展的資源，自古以來就被人類廣泛應用于日常生產生活中。在缺乏優質硬木木材資源的情況下，人們逐漸將目光從天然林轉向人工速生林。人工林生長周期短，速生樹作為先鋒樹種為慢生樹建立生長繁殖基礎后，就會被取代而進入木材市場。

然而，速生木普遍存在木材密度低、質地疏松、力學性能差等缺陷。因此，通過高效快速的致密化處理技術來改善木材的性能，提高劣質木材的利用率，擴展運用范圍，是合理利用低質木材的好方法。木材壓縮前一般需要進行軟化處理，常見的是水熱處理、蒸汽或化學處理，處理后的木材變軟，塑性增加，但大塊木材的制備由于溶液滲透耗時長，且制備的壓縮木在一定環境下容易產生回彈現象，所以傳統方法存在著制備效率低、耗時長且效果不佳和生產成本高的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，聯合超聲波處理提供一種快速高效的方法來制備高性能致密化木質材料。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種超聲波協同處理下的高性能致密化木質材料的制備方法，包括以下步驟：

將木材浸泡在配好的溶液中并結合超聲波處理進行恒溫水浴軟化處理；

以沸騰的去離子水洗凈所述處理后的木材，得到軟化木材；

將軟化木放在25℃/65％的條件下保存一段時間；

將軟化木放進模具中，設置熱壓機溫度和壓力參數，到達溫度后開始加壓并保持恒壓狀態，后停止加熱保持壓力，最后干燥得到高性能致密化木材。

本發明的超聲波協同化學處理的過程中加快了溶液進入木材內部，降解了木材三大素中的部分木質素和半纖維素。熱壓時將木材放在模具中，在高溫和壓力的作用下，去木素軟化后的木材變得密實化，且強度得到了較大的提高，提高了熱壓效率，降低了壓縮回彈率，并且在超聲波的輔助作用下加速了木材的干燥，縮短了工藝流程的時間。

優選的，在上述一種超聲波協同處理下的高性能致密化木質材料的制備方法中，所述的溶液為NaOH∶Na₂SO₃∶無水乙醇比例為25∶25∶1的混合溶液，其中NaOH溶液濃度為2.5mol·L^-1，Na₂SO₃溶液濃度為0.4mol·L^-1。

所述超聲波處理和水浴介質為蒸餾水，所述恒溫水浴加熱條件為90℃，處理時間為5h。

所述沸騰去離子水清洗時間為1-2h。

所述軟化木在25℃/65％的條件下保存時間為1-2h，所述熱壓機溫度和壓力分別為120℃，2-10MPa，加壓時間為2h的2MPa壓力，8-10h的5MPa壓力，停止加熱后保持5-10MPa壓力時間為12-24h，所述干燥條件為50-60℃，時間為12h。

與現有的技術相比，本發明的優點在于提供了一種更為快速高效的木材致密化方法，通過聯合超聲波處理的方法來制備高性能致密化木質材料，處理后的木材密度、干燥速率、斷裂強度和彈性模量均有提升，具體有益效果在于，

通過超聲波聯合化學溶液處理更加快速地移除了部分木質素和半纖維素，處理時間大大縮短。