一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法技术

本发明专利技术涉及一种无机盐‑金属共融体系协同热处理改性木材的方法，其方法是将一种或多种低熔点合金加热至熔融状态得金属浴，再向金属浴中加入低熔点无机盐，形成无机盐‑金属共融体系，然后将木材试样浸没于上述的无机盐‑金属共融体系中，在一定温度下反应一段时间后得到改性木材。本发明专利技术利用低熔点合金作为加热介质，同时添加不同类别的低熔点盐，形成无机盐‑金属共融体系，可以对木材同时进行化学改性和物理改性，有效避免了传统过程需要分多步处理木材的缺点，又可多次循环利用，减少木材在装填和取出过程中传热介质热量的大量损失。本发明专利技术工艺简单，绿色环保，操作简便，安全性高，可以成为制备性能优异、低碳、生态的热处理改性木材的一种新技术。

【技术实现步骤摘要】
一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法
本专利技术属于木材热处理及木材改性领域，具体涉及一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法。
技术介绍
当今社会由于木材资源的匮乏，通过热处理来改善木材性能的木材热改性技术是扩大木材运用领域的有效方法。木材热改性是指在不同的加热介质中，将木材置于160-250℃的高温环境中，通过控制不同的反应条件，从而实现对木材的改性。热处理对木材的性能具有较大地提升，包括降低平衡含水率，提高木材天然耐久性和尺寸稳定性等。近年来，基于不同热处理技术和不同加热介质的木材热处理工艺得到了广泛的研究。热处理过程中的温度和处理时间是决定热处理木材性能两个最主要的因素。热处理的“热”从广义而言是一种能量形式，引起这种能量变化的形式与方法多种多样，除传统的以各种加热介质(水、油、惰性气体等)对木材进行热处理的形式外，也有学者提出可通过其他形式(如电磁波、烟熏热处理等)产生热能使木材物理和化学性质发生改变，以完成对木材的疏水性、尺寸稳定性和耐候性的提高与改善。采用这些传统的加热介质对木材进行热处理时，在处理材装填与取出的过程中传热介质的热量容易散发，后一批次的处理材需要重新提供新鲜加热介质，因此具有能耗大的缺点。此外，传统的木材化学改性和热处理是分步进行的，首先将木材浸泡于化学试剂中，通过加压或加热等手段使化学试剂浸入木材内部，随后进行热处理，以达到对木材的化学改性和物理改性的目的，过程繁琐，耗时。本专利技术提供一种基于无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法。利用低熔点合金（熔点在50-200℃之间）作为加热介质，同时添加不同类别的低熔点盐（熔点在50-200℃之间的铜盐，硝酸盐，磷酸盐或混合盐等），使其形成无机盐-金属共融体系。在整个协同热处理过程中，可以对木材同时进行化学改性和物理改性，有效避免了传统过程需要分多步处理木材的缺点。同时，与现有技术中常用的传热介质（水蒸气，惰性气体，生物质燃气）相比，无机盐-金属共融体系可多次循环利用，避免传统方法处理木材在装填和取出过程中传热介质热量的大量损失。本专利技术工艺简单，绿色环保，操作简便，安全性高，可以成为制备性能优异、低碳、生态的热处理改性木材的一种新技术。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术问题，提供一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法，本方法工艺简单，绿色环保，操作简便，安全性高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法，所述方法包括以下步骤：（1）将一种或多种低熔点合金加热至熔融状态得金属浴，向金属浴中加入低熔点无机盐，形成无机盐-金属浴体系；（2）将木材试样浸没于步骤（1）中的无机盐-金属浴体系中，在一定温度下反应一段时间后得到改性木材。进一步地，步骤（1）中低熔点合金所含的成分按质量分数计为：铋0~55.5%、铅0~50%、锡0~80%、镉0~33%和铟0~21%，各组分之和为100%。进一步地，上述的低熔点合金的成分及其熔点如下表所示：进一步地，步骤（1）中低熔点无机盐为单一的低熔点盐或低熔点混合熔融盐。进一步地，所述单一的低熔点盐为硝酸铜、硝酸镉、硝酸铈、硫酸亚铁和次磷酸钠中的一种，所述低熔点混合熔融盐包括熔点为85.4℃的Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、LiNO3质量比为2∶6∶1∶2的混合盐和熔点为130℃的KNO3、NaNO3质量比为11∶9的混合盐。进一步地，步骤（1）所述的无机盐-金属浴体系中无机盐与金属的质量比为（10~40）：100。进一步地，步骤（2）中所述的木材可以为杉木、马尾松木、梧桐木、杨木和桉树木等木材中的一种。进一步地，步骤（2）中反应温度为110-250℃，反应时间为2-24h。本专利技术的优点在于：本专利技术利用低熔点合金（熔点在50-200℃之间）作为加热介质，同时添加不同类别的低熔点盐（熔点在50-200℃之间的铜盐，硝酸盐，磷酸盐或混合盐等），使其与低熔点合金形成无机盐-金属共融体系，该体系的热容量大，可多次循环利用，减少木材在装填和取出过程中传热介质热量的大量损失，热处理过程中，熔融金属可均匀覆盖于木材表面，隔绝氧气并提供木材热处理所需的恒定温度（160-250℃），与传统热处理过程中采用惰性气体或真空环境相比，无机盐-金属共融体系可大大降低木材热处理过程中的生产成本和能耗；与油介质热处理木材相比，由于金属与木材的不相容性，热处理结束后，所得的热处理材表面洁净，无金属结快。此外，共融体系中的无机盐在高温熔融状态下，可以通过细胞壁扩散到木材内部，以晶体形式沉积于木材导管内部，从而显著提高木材耐腐性和尺寸稳定性，同时沉积于木材细胞腔内的无机盐晶体可缓解传统木材热处理过程出现的力学性能下降的缺点。本专利技术工艺简单，绿色环保，操作简便，安全性高，可以成为制备性能优异、低碳、生态的热处理改性木材的一种新技术。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，以下实例将对本专利技术做进一步说明，但并非用以限制本专利技术的范围。实施例1（1）将熔点为92℃的低熔点合金（Bi：Pb：Cd=52：40：8）置于恒温槽中，加热至熔融状态得金属浴，再向金属浴中加入低熔点合金质量的30%的硝酸铜（熔点为100℃），熔融后形成无机盐-金属共融体系。（2）将杉木试样浸没于上述无机盐-金属共融体系中，在150℃下维持16h后得到改性木材。实施例2（1）将熔点为124℃的低熔点合金（Bi：Pb=55.5：44.5）置于恒温槽中，加热至熔融状态得金属浴，再向金属浴中低熔点合金质量的10%的次磷酸钠（熔点为59.5℃），熔融后形成无机盐-金属共融体系。（2）将梧桐木试样浸没于上述无机盐-金属共融体系中，在150℃下维持24h后得到改性木材。实施例3（1）将熔点为132℃的低熔点合金（Bi：Pb：Sn=29：43：28）置于恒温槽中，加热至熔融状态得金属浴，再向金属浴中低熔点合金质量的40%的混合盐（Ca(NO3)2、KNO3、NaNO3、LiNO3质量比为2∶6∶1∶2、熔点为85.4℃），熔融后形成无机盐-金属共融体系。（2）将马尾松木试样浸没于上述无机盐-金属共融体系中，在180℃下维持12h后得到改性木材。实施例4（1）将熔点为177℃的低熔点合金（Sn：Cd=67：33）置于恒温槽中，加热至熔融状态得金属浴，再向金属浴中低熔点合金质量的30%的混合盐（KNO3、NaNO3质量比为11∶9、熔点为130℃），熔融后形成无机盐-金属共融体系。（2）将桉树木试样浸没于上述无机盐-金属共融体系中，在210℃下维持5h后得到改性木材。本专利技术考察了无机盐-金属共融体系协同热处理对木材化学成分、力学性能、热稳定性和耐腐性等性能的影响，结果表明：1）与未处理木材相比，热处理木材的抽提物和木质素含量分别增加到3.8-6.9%和46.7-52.4%，具有较高热分解温度的木质素含量的提高，可显著提高热处理木材的热稳定性，而灰分、纤维素、半纤维素和综纤维素含量分别降低至8.5-11.9%、30.2-38.9%、4.1-6.3%和37.2-46.8%。2）与未处理木材相比，无机盐-金属共融体系协同热处理木材的弯曲强度、弹性模量和冲击强度分别下降了20-26%、7-13%和35-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机盐‑金属共融体系协同热处理改性木材的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）将一种或多种低熔点合金加热至熔融状态得金属浴，向金属浴中加入低熔点无机盐，形成无机盐‑金属共融体系；（2）将木材试样浸没于步骤（1）中的无机盐‑金属共融体系中，在一定温度下反应一段时间后得到改性木材。

【技术特征摘要】
1.一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）将一种或多种低熔点合金加热至熔融状态得金属浴，向金属浴中加入低熔点无机盐，形成无机盐-金属共融体系；（2）将木材试样浸没于步骤（1）中的无机盐-金属共融体系中，在一定温度下反应一段时间后得到改性木材。2.根据权利要求1所述的一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法，其特征在于：步骤（1）中低熔点合金所含的成分按质量分数计为：铋0~55.5%、铅0~50%、锡0~80%、镉0~33%和铟0~21%，各组分之和为100%。3.根据权利要求1所述的一种无机盐-金属共融体系协同热处理改性木材的方法，其特征在于：步骤（1）中低熔点无机盐为单一的低熔点盐或低熔点混合熔融盐。4.根据权利要求3所述的一种无机盐-金属共融体系协同热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彪，林凤采，库弗雷·奥康，林冠烽，陈燕丹，江茂生，卢麒麟，卢贝丽，吕建华，谭非，唐丽荣，陈翠霞，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35