一种多功能木材改性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于木材改性剂合成技术领域，提供了一种多功能木材改性剂，包括化合物I，所述化合物I具有以下结构：

【技术实现步骤摘要】
一种多功能木材改性剂及其制备方法和应用
本专利技术属于木材改性剂合成
，具体涉及一种多功能木材改性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
天然木材由于其纹理美观木质独特，且质轻、机械强度高，易加工而被广泛应用于建筑材料、家具制品和室内装潢材料，但其木制品干燥环境下易燃烧，潮湿环境下尺寸稳定性较差、易霉变而影响着其外在美观性和使用寿命。目前在已报道的众多木材改性剂中，虽然有些改性剂性能较好已商业化，但是大多数改性剂只具有一种或两种改性功效，改性功效单一，不能满足现在人们的需求。通过两种改性剂复配可以达到多种改性功能，但改性剂复配存在兼容性差、用量大的缺点，且对环境污染较大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种多功能木材改性剂及其制备方法和应用，所述多功能木材改性剂是将分别具有杀菌性、阻燃性、疏水性和亲水性的多个基团通过有机合成反应制备多功能化合物，弥补了改性剂功效单一的缺点，使其具有阻燃效率高、添加量少、抑菌和防潮的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种多功能木材改性剂，所述多功能木材改性剂包括化合物I，所述化合物I具有以下结构：为能更加清楚地体现本专利技术所述的多功能木材改性剂，本专利技术还提出一种多功能木材改性剂的制备方法，所述制备方法根据三聚氯氰的化学反应特性包括以下步骤：步骤一、以三聚氯氰为母体，与正己胺在甲苯中反应，生成化合物II，该反应的反应式如下式(一)所示：步骤二、以所述化合物II为母体，与氨基乙磺酸在水中反应，生成化合物III，该反应的反应式如下式(二)所示：步骤三、以所述化合物III为母体，与3-巯基-1,2,4-三氮唑在水中反应，生成化合物I，该反应的反应式如下式(三)所示：进一步地，所述步骤一中反应的具体内容为：在反应温度为-5～0℃、pH值为8～9的条件下，向三聚氯氰甲苯溶液中滴加正己胺甲苯溶液；反应结束后，滤去不溶物得到滤液A，将所述滤液A依次用盐酸溶液、碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，除去水层得到滤液B，将所述滤液B干燥后浓缩，得到所述化合物Ⅱ。进一步地，步骤一的反应中，在反应温度为-5～0℃、pH值为8～9的条件下，是为了尽可能避免三聚氯氰过度反应。进一步地，步骤一中所述三聚氯氰与所述正己胺的摩尔比为1:1～1.5。进一步地，所述盐酸用于除去过剩的正己胺，所述盐酸浓度为0.05～1mol/L。进一步地，所述碳酸钠溶液用于除去多余盐酸使所述滤液A达到中性，所述碳酸钠溶液浓度为0.1～5mol/L。进一步地，所述化合物Ⅱ为白色固体。进一步地，步骤一所述合成反应中pH值采用碳酸氢钠调节，所述碳酸氢钠浓度为0.1～1mol/L。进一步地，步骤一所述洗涤的步骤在分液漏斗中进行。进一步地，步骤一采用薄层色谱法判断反应结束。进一步地，所述薄层色谱法所用展开剂为甲苯和甲醇，所述甲苯和所述甲醇的体积比为：1:0.1～1。进一步地，步骤一所述滤液B浓缩采用旋蒸浓缩。进一步地，步骤一所述滤液B干燥时，干燥剂为无水硫酸钠。进一步地，所述步骤二中反应的具体内容为：在反应温度为45～50℃、pH为7～9的条件下，将氨基乙磺酸水溶液逐滴加入所述化合物Ⅱ的丙酮溶液中，所述化合物Ⅱ与氨基乙磺酸水溶液反应；反应结束后，除去不溶物，得到滤液C；将所述滤液C冷藏后加入稀盐酸析出沉淀C，继续加入稀盐酸直至所述沉淀C析出完全，再除去液体，得到所述化合物Ⅲ。进一步地，步骤二的反应中，在反应温度为45～50℃、pH为7～9的条件下，可以提高反应收率、减少副反应的发生。进一步地，步骤二中所述化合物Ⅱ与所述氨基乙磺酸反应的摩尔比为1:1～1.5。进一步地，步骤二所述稀盐酸浓度为0.1～0.5mol/L。进一步地，步骤二采用薄层色谱法判断反应结束；所述薄层色谱法所用展开剂为丙酮、甲苯和水，所述丙酮、甲苯和水的体积比为：6:0.5～5:0.5～5。进一步地，所述步骤三中合成反应的具体内容为：在反应温度为85～90℃、pH为8～9的条件下，将所述化合物Ⅲ分批加入到3-巯基-1,2,4-三氮唑水溶液中反应，反应完成后过滤得到滤液D；所述滤液D冷藏后加入稀盐酸析出沉淀D，继续加稀盐酸直至所述沉淀D析出完全，获取沉淀并干燥，得到所述化合物Ⅰ。进一步地，步骤三的反应中，在反应温度为85～90℃、pH为8～9的条件下，可以提高反应收率、减少副反应的发生。进一步地，步骤三中所述化合物Ⅲ与所述3-巯基-1,2,4-三氮唑反应的摩尔比为1:1～5。进一步地，步骤三采用展开剂来判断反应结束，所述展开剂为丙酮、甲苯和水，所述丙酮、所述甲苯和所述水的体积比为6:0.5～5:0.5～5。进一步地，步骤三所述pH采用氢氧化钠溶液调节，所述氢氧化钠溶液浓度为0.01～1g/L。进一步地，所述沉淀D为白色固体。进一步地，所述化合物Ⅰ为白色固体。进一步地，所述滤液D为澄清滤液。进一步地，步骤三所述稀盐酸浓度为0.1～0.5mol/L。，本专利技术还提供了一种所述多功能木材改性剂在木材领域中的应用，将所述多功能木材改性剂通过加压浸渍法添加到木材中。进一步的，所述多功能木材改性剂在木材上的载药量为5～20％。本专利技术具有如下有益技术效果：本专利技术的多功能木材改性剂具有阻燃、抑烟、热稳定性良好、阻燃效率高且成本低廉、能提高木材的防潮性能防止其发生变形等优点；此外，其还能明显抑制霉菌生长提高木材的使用寿命，并且添加到木材中不影响木材的使用性能、色泽，合成工艺简单，适于推广。附图说明图1为本专利技术实施例中的化合物Ⅰ的质谱图。图2为本专利技术实施例中的化合物Ⅰ的傅里叶红外光谱图。图3为本专利技术实施例中的化合物Ⅰ的不同气氛下的热失重图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。实施例本实施例涉及一种多功能木材改性剂，所述多功能木材改性剂包括化合物Ⅰ，所述化合物Ⅰ的结构如下：本实施例还涉及一种多功能木材改性剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、以三聚氯氰为母体与正己胺反应，合成化合物Ⅱ：在反应温度为-5～5℃、pH值为8～9的条件下，将三聚氯氰溶于甲苯溶液，置于四口瓶中，并滴加正己胺的甲苯溶液，用0.1～5mol/L的碳酸氢钠调节pH直至反应结束；用薄层色谱法判断反应结束后，减压抽滤得到滤液，并将滤液置于分液漏斗中，将所述滤液依次用0.05～1mol/L盐酸溶液洗涤除去过剩的正己胺，用0.1～5mol/L碳酸钠溶液中洗涤除去多余盐酸使滤液达到中性，分离除去水层得甲苯溶液，将所述溶液用无水硫酸钠干燥后旋蒸，挥发得到白色固体，即为所述化合物II；步骤2、以所述化合物II为母体氨基乙磺酸反应，合成化合物III：将所述化合物II溶于丙酮，置于四口烧瓶中，滴入氨基乙磺酸水溶液，反应温度为45～50℃，用0.01～1g/L的NaOH溶液调节pH为7～9直至反应结束；用薄层色谱法判断反应结束后，抽滤得到澄清滤液，冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能木材改性剂，其特征在于，所述多功能木材改性剂包括化合物I，所述化合物I具有以下结构：

【技术特征摘要】
1.一种多功能木材改性剂，其特征在于，所述多功能木材改性剂包括化合物I，所述化合物I具有以下结构：2.根据权利要求1所述的一种多功能木材改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤一、在反应温度为-5～5℃、pH值为8～9的条件下，以三聚氯氰为母体，与正己胺在甲苯中反应，生成化合物II；步骤二、在反应温度为45～50℃、pH值为7～9的条件下，以所述化合物II为母体，与氨基乙磺酸在水中反应，生成化合物III；步骤三、在反应温度为85～95℃、pH值为7～9的条件下，以所述化合物III为母体，与3-巯基-1,2,4-三氮唑在水中反应，生成所述化合物I。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋汇川，陆全济，李民，李凯，马悦，宁淑慧，马雪梅，朱海林，胡志勇，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院橡胶研究所，中北大学，
类型：发明
国别省市：海南,46