一种水载功能型木材改性剂及其处理方法技术

本发明专利技术涉及一种水载功能型木材改性剂及其处理方法，其中水载功能型木材改性剂由以下重量份的组分组成：苯酚100份，甲醛100~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲80~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂10~30份，硅溶胶30~50份，氢氧化钠溶液25~35份，盐酸溶液20~40份。优点：1）合成工艺简单易于操作；2）改性剂分子量低，处理效果好；3）显著改善木材尺寸稳定性，经改性后木材密度大、强度高、防腐阻燃、加工性能好，可广泛用于地板、实木门窗、家具、室内装饰材料等，同时还可用于木栈道、凉亭等室外建筑。

A kind of waterborne functional wood modifier and its treatment method

The invention relates to a water load function type wood modifier and its processing method, wherein the water load function of wood modification agent comprises the following components in part by weight: 100 100~150 phenol, formaldehyde, methyl two hydroxy dihydroxy ethylene urea 80~150, dimethylol two hydroxy ethylene urea catalyst 10~30. The silica sol 30~50, sodium hydroxide 25~35, hydrochloric acid solution 20~40. Advantages: 1) the synthesis process is simple and easy to operate; 2) modifier of low molecular weight, good treatment effect; 3) improve the dimensional stability of wood, the modified wood density, high strength, corrosion retardant, good processing performance, can be widely used for flooring, solid wood doors and windows, furniture, interior decoration materials. At the same time also can be used for the boardwalk, pavilion and other outdoor buildings.

【技术实现步骤摘要】
一种水载功能型木材改性剂及其处理方法
本专利技术涉及的是一种水载功能型木材改性剂及其处理方法，属于木材加工

技术介绍
我国是全球第二大木材消耗国和第一大木材进口国，年消耗量近5亿立方米（包括原木、人造板材等）。据2015年《中国林业发展报告》显示，我国木材资源供给对外依存度达50%，超过了警戒线，随着世界各国对环境保护的重视，进口木材将越来越少。2016年3月国务院批复全国“十三五”期间年森林采伐限额为25403.6万立方米，相比“十二五”期间下降近7%。可见，我国木材资源的有效供给与不断增长的社会需求的矛盾日趋突出。据第八次全国森林资源清查结果显示，我国人工林面积0.69亿公顷，居世界首位。因此，大力发展人工林，以人工林木材资源替代我国总量严重不足的天然林木材及进口优质木材资源，是解决我国木材供应问题，实现木材利用可持续化发展的有效途径。但人工林木材存在密度小、材质软、强度低、易腐朽、易燃等缺陷，限制了其在建筑材料和家具制造等方面的应用，因此，提高人工林材质等级，实现其增值利用，必须对其进行功能性改良。木材改性多采用物理或化学或两者兼用的方法处理木材，提高木材性能，同时赋予木材新的功能。化学改性是人工林木材改性的主要手段，树脂浸渍改性木材是目前较为成功的工业化木材改性方法，但选用常用脲醛树脂、酚醛树脂、糠醇树脂等浸渍改性木材，存在改性木材功能化单一、改性药液分子量偏大、环境污染、综合成本高等问题。因此，研发低分子量、低游离甲醛含量、低成本的复合多功能型木材改性药剂已成为目前研究热点。酚醛树脂具有耐水、耐候、耐磨性等特点，其具有比脲醛树脂抗缩率和耐老化性能好，比糠醇树脂在干燥过程中化学药剂损失小的优点。本专业
中，现已公开的与酚醛树脂相关的有机/无机复合木材改性剂相关专利技术有：专利CN201310421156.2“一种酚醛树脂木材胶黏剂改性剂及其应用”公开了一种木竹材浸渍用酚醛树脂改性胶黏剂，包括：酚醛树脂胶黏剂与其改性剂（聚乙烯醇17880-50份、二氧化硅粒子1-12份、二氧化钛粒子1-12份、聚乙烯吡咯烷酮K300.1-5份、非离子型表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚0.1-1.5份）按1:1-8混合，制得改性剂。该药剂选用酚醛树脂胶黏剂为主剂，存在改性剂分子量大较大，渗透均匀性问题。专利CN201510344965.7“一种纳米铜改性低分子量酚醛树脂及其制备方法”公开了一种木材浸渍用纳米铜改性低分子量酚醛树脂改性剂制备方法，主要药液包括苯酚、硫酸铜混合溶液（硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠）、甲醛混合溶液（甲醛水溶液、焦磷酸钠、酒石酸钾钠）、氢氧化钠水溶液。在合成水溶性低分子量酚醛树脂的同时原位合成纳米铜，其包括预聚合、原位合成纳米铜和再聚合反应。该药剂改性木材力学性能、尺寸稳定性和耐久性均得到提高，但合成工艺较复杂、综合成本较高。专利CN201410308703.0“一种多功能木材浸渍用树脂改性剂的制备方法及应用”以苯酚、甲醛、三聚氰胺、尿素为主剂，以硼酸和硼酸锌为功能性主剂，同时添加一定量的一缩二丙二醇，合成一种兼具增重增强、阻燃和防腐功能的低碱性多元共缩聚树脂改性剂；专利CN201510001987.3“适于木建筑用材阻燃功能提升的改性酚醛树脂的制备工艺及使用方法”以苯酚、甲醛为主剂一次性投料，合成过程中加入硼酸，制得一种具有优异阻燃功能的改性酚醛树脂药剂。硼化合物具有良好的阻燃性，但该种无机阻燃剂吸湿性强并且容易流失。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种水载功能型木材改性剂及其改性处理方法，其目的是克服目前木材改性剂研究热点和存在的上述问题，对人工林木材进行充分、均匀渗透，显著提高木材的尺寸稳定性和物理力学性能，同时赋予木材防腐、阻燃性能，游离甲醛含量低，环境友好。本专利技术的技术解决方案，一种水载功能型木材改性剂，由以下重量份的组分组成：苯酚100份，甲醛100~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲80~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂10~30份，硅溶胶30~50份，氢氧化钠溶液25~35份，盐酸溶液20~40份。该改性剂按照如下方法合成：①将苯酚和质量百分比浓度为37%的甲醛溶液加入反应釜中，加热、搅拌，并控制温度范围在40~45℃之间，用浓度30%氢氧化钠溶液调节溶液pH值至9.0~10.0；②由于苯酚和甲醛反应为放热反应，混合液温度迅速升至75~85℃，控制反应温度，保持60~90分钟；③用浓度20%盐酸溶液调节该混合溶液pH至8.0~9.0，降温冷却至30~40℃，在搅拌的情况下继续反应20~30分钟，得到羟甲基酚单体溶液；④将制得的羟甲基酚单体溶液，加入固体含量为10%-45%的二羟甲基二羟基乙烯脲、硅溶胶，混合后室温条件下磁力搅拌10~20分钟；⑤加入二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂，用浓度20%盐酸溶液调节混合液pH至7.5~8，磁力搅拌10~15分钟至溶液均匀，即得到一种水载功能型改性剂。一种人工林木材水载功能型改性剂的处理方法，包括如下步骤：①用水对制备获得的改性剂进行稀释，调整到要求浓度，备用；②将含水率为10%或以下的人工林木材装入密闭的浸渍处理罐中，抽真空使罐内负压为-0.08~-0.01MPa，保持45~60分钟；③利用浸渍处理罐内的负压作用将改性剂药液注入处理罐并淹没木材，解除真空，进行递进式加压，每次加压0.1~0.2MPa，保持10~20分钟，重复进行5~15次，至施加0.8~1.5MPa的气压，保持4~6小时；④解除浸渍处理罐的压力，将剩余的改性剂排出，取出浸渍处理的木材，进行窑干，至含水率8~12%。本专利技术的有益效果是，1）通过苯酚和甲醛反应主要生成的羟甲基酚活性单体，如一羟甲基酚、二羟甲基酚等，同二羟甲基二羟基乙烯脲、硅溶胶混合形成稳定的溶胶体系溶液，浸渍木材后，加热固化过程与木材细胞壁和细胞腔中通过共价键结合形成聚合物，合成工艺简单易于操作；2）改性剂分子量低，易于均匀渗透木材，处理效果好；3）改性剂中单体活性官能团易与木材细胞壁羟基发生反应，从而固定在木材细胞壁中，显著改善木材尺寸稳定性，并且经改性后的人工林木材，具有密度大、强度高、防腐、阻燃性能，加工性能好，生产环保等优点；4）改性处理后的木材可广泛用于地板、实木门窗、家具、室内装饰材料等，同时还可用于木栈道、凉亭等室外建筑，扩展了人工林木材应用范围。具体实施方式实施例1合成制备水载功能型木材改性剂的工艺方法，包括如下步骤：①将100份苯酚和120份质量百分比浓度为37%的甲醛溶液加入反应釜中，加热、搅拌，并控制反应温度为40℃，用浓度30%NaOH溶液调节pH值至9.0；②由于苯酚和甲醛反应为放热反应，混合液温度迅速升至75℃，控制反应温度，保持70分钟；③用浓度20%盐酸溶液调节溶液pH至8.0，降温冷却至30℃，在搅拌的情况下继续反应25分钟，得到羟甲基酚单体溶液；④将制得的羟甲基酚单体溶液，加入固体含量为25%的二羟甲基二羟基乙烯脲、硅溶胶，混合后室温条件下磁力搅拌20分钟；⑤加入二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂，用浓度20%盐酸溶液调节溶液pH至7.5，磁力搅拌15分钟至溶液均匀，出料。人工林杉木水载功能型改性剂的处理方法，包括如下步骤：①用水对制备获得的改性剂进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水载功能型木材改性剂，其特征是组分由以下重量份的组成：苯酚100份，甲醛100~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲80~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂10~30份，硅溶胶30~50份，氢氧化钠溶液25~35份，盐酸溶液20~40份；该改性剂的合成方法，包括如下：①将苯酚和质量百分比浓度为37%的甲醛溶液加入反应釜中，加热、搅拌，并控制温度范围在40~45℃之间，用浓度30%氢氧化钠溶液调节溶液pH值至9.0~10.0；②由于苯酚和甲醛反应为放热反应，混合液温度迅速升至75~85℃，控制反应温度，保持60~90分钟；③用浓度20%盐酸溶液调节该混合溶液pH至8.0~9.0，降温冷却至30~40℃，在搅拌的情况下继续反应20~30分钟，得到羟甲基酚单体溶液；④将制得的羟甲基酚单体溶液，加入固体含量为10%‑45%的二羟甲基二羟基乙烯脲、硅溶胶，混合后室温条件下磁力搅拌10~20分钟；⑤加入二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂，用浓度20%盐酸溶液调节混合液pH至7.5~8，磁力搅拌10~15分钟至溶液均匀，即得到一种水载功能型改性剂。

【技术特征摘要】
1.一种水载功能型木材改性剂，其特征是组分由以下重量份的组成：苯酚100份，甲醛100~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲80~150份，二羟甲基二羟基乙烯脲催化剂10~30份，硅溶胶30~50份，氢氧化钠溶液25~35份，盐酸溶液20~40份；该改性剂的合成方法，包括如下：①将苯酚和质量百分比浓度为37%的甲醛溶液加入反应釜中，加热、搅拌，并控制温度范围在40~45℃之间，用浓度30%氢氧化钠溶液调节溶液pH值至9.0~10.0；②由于苯酚和甲醛反应为放热反应，混合液温度迅速升至75~85℃，控制反应温度，保持60~90分钟；③用浓度20%盐酸溶液调节该混合溶液pH至8.0~9.0，降温冷却至30~40℃，在搅拌的情况下继续反应20~30分钟，得到羟甲基酚单体溶液；④将制得的羟甲基酚单体溶液，加入固体含量为10%-45%的二羟甲基二羟基乙烯脲、硅溶胶，混合后室温条件下磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦慧，孙柏玲，蔡琦，刘君良，黄琼涛，
申请(专利权)人：宜华生活科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44