[發(fā)明專利]一種超聲波協(xié)同處理的高性能致密化木質(zhì)材料制備方法

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• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113084952A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牟洪波;楊鴻;戚大偉
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)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(fā)明公開了一種超聲波協(xié)同處理下的高性能致密化木質(zhì)材料的制備方法，屬于木質(zhì)材料改性技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過在超聲波和堿性溶液的協(xié)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(fā)明解決了木材壓縮密實化后尺寸不穩(wěn)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及木質(zhì)材料改性技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種超聲波協(xié)同處理下的高性能致密化木質(zhì)材料的制備方法。

背景技術(shù)

木材作為一種可持續(xù)發(fā)展的資源，自古以來就被人類廣泛應用于日常生產(chǎn)生活中。在缺乏優(yōu)質(zhì)硬木木材資源的情況下，人們逐漸將目光從天然林轉(zhuǎn)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(chǔ)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(zhì)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(shù)來改善木材的性能，提高劣質(zhì)木材的利用率，擴展運用范圍，是合理利用低質(zhì)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(huán)境下容易產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，所以傳統(tǒng)方法存在著制備效率低、耗時長且效果不佳和生產(chǎn)成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，聯(lián)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(zhì)材料。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種超聲波協(xié)同處理下的高性能致密化木質(zhì)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(jié)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(shè)置熱壓機溫度和壓力參數(shù)，到達溫度后開始加壓并保持恒壓狀態(tài)，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(fā)明的超聲波協(xié)同化學處理的過程中加快了溶液進入木材內(nèi)部，降解了木材三大素中的部分木質(zhì)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(yōu)選的，在上述一種超聲波協(xié)同處理下的高性能致密化木質(zhì)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(zhì)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(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)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(lián)合超聲波處理的方法來制備高性能致密化木質(zhì)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(lián)合化學溶液處理更加快速地移除了部分木質(zhì)素和半纖維素，處理時間大大縮短。