木材改性用组合物、其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种新的木材改性用组合物及其制备方法和用途，该组合物主要由以下原料制成：３７％甲醛、硼砂、氨水、尿素、三聚氰胺、硼酸、磷酸双氰胺、高碳烷基季铵盐、十二烷基硫酸钠、烷基酚醚磺基琥珀酸酯纳盐、癸基酚聚氧乙烯醚、Ｎ－羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、叔十二硫醇、过硫酸铵、碳酸氢钠、偏亚硫酸钠、含氯量５０～６０％的氯化石蜡、４５％固含量的二氧化硅微乳液和／或４０％固含量的水合三氧化二铝微乳液。经本发明专利技术组合物改性后的人工林和低档木材，除物理力学性能有显著提高外，还具有优异的阻燃、防蛀、防霉和防腐性能，此外还克服了现有木材防腐剂中普遍含有重金属离子和其它有毒成分等缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木材改性用组合物及其制备方法，尤其涉及一种应用在人工林材及其它低档木材的改性用组合物，属于林产化工领域。
技术介绍
对木材进行增密改性处理，使其密度增加，随之硬度、强度等物理力学性能也得到加大，是提高木材质量档次的可行方法。如向木材组织中注入不饱和烯烃类单体或预聚体，然后在热引发剂或热辐射源的引发下，使其在木材中聚合固化成为木材-塑料复合材(朱玮，郭凤平.塑合木研究的新动态.西北林学院学报，1998，13(4)82～91；陆文达主编.木材改性工艺学.哈尔滨东北林业大学出版社出版，1993；Feist W C，Rowell R M.Moisturesorption and accelerated weathering of acetylated and methacrylatedaspen.Wood and Fiber Science，1991，23(1)128～136)；将可溶性无机化合物注入木材中，通过化学反应形成不溶于水的无机物，沉积在木材的细胞腔或细胞壁中而形成一种含无机物的新型复合材(张双保，周宇，赵立.木质复合材料研究(一)、(二).中国木材，①1997.(3)20～22、②1997.(4)17～20；刘磊，朱玮，赵砺.杨木/无机硅化物复合材处理工艺初探.木材工业，2001，15(3)8～11；欧阳明八.用木材尺寸稳定剂改性处理木材.林业科技通讯.1995，(6)28～30)；或用水溶性酚醛(PF)、脲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)等树脂以及聚乙二醇(PEG)等大分子有机化合物对木材进行处理(尤纪雪，金重为，何文尤.脲醛浓缩体(UFC)改性杨木抗腐能力和物理力学性能的研究.木材工业，1989，3(3)1～4.；Kania S.Thermal conductivity of natural andmodified wood.Przemysl Przewny，1990，41(8)17～20；方桂珍，李淑君，崔永志，等.PF预聚物对杨木压缩变形的固定作用.林产化工通讯，1998，(5)16～19)；也有对木材进行压密处理(Shukla K S，Bhatnagar R C.A note on the effectof compression on strength properties of Populus deltoides and Populusciliata.Journal of Timber DevelopmentAssociation of India.1989，35(1)17～25；张道伟，李江涛，朱金梅.杨木改性在胶合板中的应用.林业科技开发，1998(2)8～10)等。但由于处理成本高，设备、工艺复杂，处理液不稳定、容易固化变质等原因，木材增密改性技术并未得到大规模实际应用。 木材阻燃、防腐处理，是木材保护的重要组成部分。木材要达到GB50222“建筑内部装修设计防火规范”中的难燃B1级难燃材料指标，根据目前国内外广泛应用的木材阻燃剂性能来看，可行的方法是采用加压浸注将水溶性阻燃剂注入木材内部。常用的阻燃剂有磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、聚磷酸铵、尿素、三聚氰胺、双氰胺、硼砂、硼酸等(刘燕吉.木质材料的燃烧与阻燃系列讲座之一.木材工业，1996，10(6)37～39)。这些阻燃剂阻燃效果较好，特别是磷—氮—硼系三元阻燃剂，由于磷、氮、硼三种元素的协同效应，阻燃能力更强。但缺点是阻燃剂在木材中只是物理附着结合，很容易析离，抗流失性差。因此阻燃处理后的木材易吸潮腐变受损，而阻燃剂易渗析出木材表面会造成木材的油漆和粘合性能变差；适用于民用的防腐木材，考虑到对家居环境等方面的影响，理想的木材处理防腐剂的要求是①高效低毒，符合严格的环保要求；②兼具防腐、防霉和防蛀功效；③具有较好的防流失性；④最好无色，使用后基本上不改变木材的材色。近些年推出的由高碳烷基季铵盐、铜离子和氨(或胺)组成的氨(胺)溶铜高碳烷基季铵盐ACQ木材防腐剂(American Wood-preservers’Association.American Wood-preservers’Association Standards，2001.135～190)，可使木材得到很好的防腐、防霉、防蛀效果及抗流失性，并且克服了过去广泛使用的砷或硼与铬、铜无机物组成的木材防腐剂毒性大、防腐木材废弃物难以处理的缺点，但由于仍然使用了重金属铜离子(虽然其毒害性较砷、铬要低)，对环境和人还是会造成一定的危害，而公众对重金属危害的恐惧心理则已根深蒂固。另外，由于该防腐剂碱性较强，对木材改性设备的腐蚀性大，对木材纤维也有一定的破坏作用。 木材工业、装修业、建筑业等行业使用的中、高档木材资源日益匱乏，而保护资源林、生态林又已为世界各国所共识，因此以人工培植的速生丰产林(人工林)木材代替资源林、生态林木材乃大势所趋。但人工林木材由于生长周期短等原因，大都存在木质疏松、密度强度低、加工性能差、使用寿命短等缺点。所以对人工林材及其它低档木材进行增密改性处理，使之密度、硬度、强度等物理力学性能得到提高，能作为中、高档木材使用，取代名贵木材以满足工业生产和人们的生活需求，是解决矛盾的有效途径之一。 木材，易燃烧和霉变、腐朽、虫蛀(特别是人工林木材)，又会受大气和其它因素的影响而变形或损坏，轻则影响外观，重则降低强度甚至失去使用价值。防腐和阻燃处理木材，是避免、减少上述原因引起的木材降解，延长木制品使用周期，或减免火灾危害的有效措施。 常见的木材，特别是人工林材及其它低档木材的增密改性处理存在成本高、工艺复杂、设备要求高等缺点。得到的增密改性材功能单一，一般不能作为阻燃木材或防腐木材，更不能作为阻燃—防腐(同时具有阻燃和防腐功能)木材使用。本申请人在先专利技术专利申请(申请号03107131.7)公开了一种木材后置处理用水溶性树脂，由丙烯酰胺、糠醇、甲醛、尿素含胍基团化合物、多羟基有机化合物、磷酸、氨水等合成而得。用该树脂改性处理木材可较大地提高木材的密度、硬度和强度，并具有良好的抗流失阻燃性能，还具有成本较低，工艺、设备也要求相对较简单等优点，但对当要求木材硬度、强度很高时，该树脂的增密、增强幅度仍显不足。另外，用该水溶性树脂的处理材，其防腐性能不够明显。 以水玻璃等水溶性硅酸盐为主要成分的木材改性处理液成本低，得到的木材—无机硅化物复合材料硬度、强度较高，并具有一定的阻燃、防蛀性能。但这种处理材吸潮性强，表明易渗碱，由于水溶性硅酸盐的碱性强，对木材纤维的潜在破坏性也不容忽略。以金属钙、镁、铁等盐配合使用形成金属离子—硅酸盐难溶物，虽然表面的浸注物可以很好地固定，但浸注渗透的深度及其均匀性值得怀疑。 高碳烷基季铵盐(ammonyx)可使木材获得理想的防腐性能。它用量少，使用安全，但水溶性大，单独浸注处理木材时流失严重，特别不适用于室外用材。因此，高碳烷基季铵盐往往要与铜等重金属离子一起使用，形成稳定的高碳烷基季铵盐—重金属配合物以获得抗流失性。但重金属离子长期、大量的使用，无论是对人体还是对周围的环境，都会造成不可逆转的污染和危害。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够显著增强木材密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材改性用组合物，主要由以下重量份的原料制成：３７％甲醛４００～５００份、硼砂３０～４０份、氨水５～４０份、尿素１５０～１９５份、三聚氰胺５０～８５份、硼酸１０～１５份、磷酸双氰胺８０～１００份、高碳烷基季铵盐１０～１８份、十二烷基硫酸钠３～６份、烷基酚醚磺基琥珀酸酯纳盐１０～１８份、癸基酚聚氧乙烯醚１０～１８份、Ｎ－羟甲基丙烯酰胺４～６份、丙烯酸丁酯１００～１２５份、苯乙烯３００～３２０份、丙烯酸异辛酯１３０～１５０份、丙烯酸４～６份、叔十二硫醇０．１５～０．２份、过硫酸铵２．５～３份、碳酸氢钠１～３份、偏亚硫酸钠０．８～１份、含氯量５０～６０％的氯化石蜡２０～２５份、４５％固含量的二氧化硅微乳液和／或４０％固含量的水合三氧化二铝微乳液３００～３５０份、磷酸０～７份、水１８００～２２００份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴子良，陈万利，
申请(专利权)人：陈万利，吴子良，杨君，高中海，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]