多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂的制备应用方法技术

本发明专利技术涉及一种多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂的制备应用方法,多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂,包括下述原料:三聚氰胺、葡萄糖、乙二醛、乙醇、尿素、增韧剂、酸性催化剂、活化剂、碱性催化剂、无机物水溶液、阻燃剂、防霉防腐剂。制备方法:向反应釜中加入水，开启搅拌功能，取葡萄糖加入反应釜中，升温后继续加入三聚氰胺，随后加入酸性催化剂使反应釜内的反应液pH值呈酸性，继续升温，并加入尿素，再次升温后经颜色监控加入碱性调节剂使反应釜内反应液pH值呈碱性，终止反应，停止加热并进行降温处理得到浸渍原液。本发明专利技术可对速生木材进行充分渗透，显著改善木材性能，经该方法改性的人工林速生木材，具有绿色环保，价格适中，密度大，强度高，韧性好，尺寸稳定，阻燃，防霉防腐，加工性能好，颜色可调，附加值高等优点。

Preparation and application of multifunctional environmental friendly formaldehyde free resin impregnating modifier for wood

The invention relates to a preparation and application method of a multifunctional environmental friendly formaldehyde free resin wood impregnating modifier, which comprises the following raw materials: melamine, glucose, glyoxal, ethanol, urea, toughening agent, acid catalyst, activator, alkaline catalyst, inorganic aqueous solution, flame retardant, mildew resistant preservative. Preparation method: add water to the reactor, turn on the agitation function, take glucose and add it to the reactor, continue to add melamine after heating up, then add acid catalyst to make the pH value of the reaction liquid in the reactor acidic, continue to heat up, and add urea. After heating up again, add alkaline regulator to make the pH value of the reaction liquid in the reactor alkaline, stop the reaction and stop The soaking solution was obtained by heating and cooling. The invention can fully penetrate the fast-growing wood and significantly improve the wood performance. The fast-growing wood of the artificial forest modified by the method has the advantages of green environmental protection, moderate price, large density, high strength, good toughness, stable size, flame retardant, mildew proof and antiseptic, good processing performance, adjustable color and high added value.

【技术实现步骤摘要】
多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂的制备应用方法
本专利技术属于一种可对木竹藤材等生物质材料进行多功能浸渍改性处理的环保无醛树脂改性剂的制备方法及其高效应用技术。
技术介绍
木材是唯一可再生生物工程材料，又是一种生态环境材料，具有固碳、加工能耗少、环境污染小，可自然降解和回收利用等环境协调性。随着人类对木材需求的不断增加，木材资源的日益短缺，采用化学、物理或者机械等方法加工或处理木材和木质材料，改良木材性质，赋予木材新功能，从而开辟木材利用的新领域，实现木材的高效利用已经成为十分重要的现实课题。我国人工林面积居世界第一，由于人工林木材存在密度小、材质软、强度低等缺陷，需要进行增强改性处理，才能实现其高附加值利用。通过对木材进行化学功能改良，改善木材的尺寸稳定性和耐久性，延长木材的使用年限，可提高其产品附加值，实现人工林资源的高效利用。木材的天然多孔构造有利于对其进行浸渍填充改性。采用乙酸酐等小分子有机单体、水溶性低分子量树脂预聚体等浸渍木材，然后进行固化或聚合，在浸渍及固化过程中由于有机单体易挥发而易造成环境污染，如脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等在制备和使用过程中存在甲醛释放，对环境有不利影响；而且有机单体、树脂类产品价格较高，导致木材改性成本较高。用无机盐等前驱液浸渍木材，虽然木材在硬度、强度、阻燃性和耐磨性等方面有一定改善，但材料脆性增加，韧性下降，耐湿性耐水性不好，降低了木材的使用性能。无机组分与有机组分共混制备木材改性液，成分复杂，由于无机组分与有机组分之间存在界面相容性问题，微相分离会导致前驱液不稳定，使得改性木材性能不稳定。木材浸渍改性工艺常包括浸渍处理和干燥固化两个阶段。通过热处理方法可有效提高木材的尺寸稳定性，但温度较高时会造成部分纤维素降解从而损伤其力学强度。因而，目前需迫切解决木材浸渍改性存在的渗透性差、适用期较短、成本较高、脆性较大、不耐湿热以及在制备和使用过程中存在甲醛等小分子释放污染环境等主要问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂的制备应用方法，具有原料资源丰富、生产环保、成本低、无甲醛释放、渗透性好、工艺简单，固化性能好且能在显著改善速生木材的物理力学性能及尺寸稳定性性能的同时，赋予速生材优良的阻燃、防霉、防腐和表面装饰等多功能特性，大大提升木材使用性能和延长木材使用寿命的优点。一种多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂,包括下述重量配比的原料:三聚氰胺10～20份、葡萄糖10～120份、乙二醛10～60份、乙醇10～60份、尿素10～80份、增韧剂1～6份、酸性催化剂1～5份、活化剂1～20份、碱性催化剂1～6份、无机物水溶液7～20份、阻燃剂1～5份、防霉防腐剂1～5份。优选方案包括各原料的重量配比是:三聚氰胺15～18份、葡萄糖20～100份、乙二醛20～50份、乙醇20～50份、尿素20～70份、增韧剂2～5份、酸性催化剂3～5份、活化剂5～15份、碱性催化剂3～6份、无机物水溶液9～18份、阻燃剂2～4份、防霉防腐剂2～4份。本专利技术的方法有如下步骤：1)按照下述重量配比备料:三聚氰胺10～20份、葡萄糖10～120份、乙二醛10～60份、乙醇10～60份、尿素10～80份、增韧剂1～6份、酸性催化剂1～5份、活化剂1～20份、碱性催化剂1～6份、无机物水溶液7～20份、阻燃剂1～5份、防霉防腐剂1～5份;(2)将葡萄糖加入反应釜中，升温至50～70℃，加入三聚氰胺和占三聚氰胺重量份10～30%的增韧剂，加入酸性催化剂使反应釜内的反应液pH值为3～5，升温至70～90℃，反应1～2h；(3)将反应釜温度降低至60～70℃，加入乙二醛和乙醇，加入碱性催化剂调节溶液pH值为6～7，温度控制在60～80℃，反应0.5～1.0h；(4)先加入占尿素重量份70～90%的尿素，升温至80～90℃，反应1h，降低温度至70～80℃，再加入剩余尿素，调节溶液PH值为6～7，继续反应;(5)当反应液与水的混合倍数为1：5～10时，降温至40～60℃，加入占混合液体积3～6%的活化剂，降低温度至40℃以下，得到高渗透性的无醛树脂木材浸渍改性剂；(6)将无醛树脂木材浸渍改性剂加水，调配成质量分数为10～30%的水溶液，加入占水溶液体积2～10%的无机物水溶液，占水溶液体积0.1～10%的阻燃/防腐/防霉/染料等功能性助剂，混合均匀，得多功能无醛树脂木材浸渍改性剂；(7)将气干人工林木材置入密闭的浸渍处理罐中，采用抽真空-0.08至-0.10MPa，保压0.5～1.0h，卸压，卸压后再加压0.8～1.2MPa，保压1～4h，重复2～4次，使改性剂充分浸入木材后出料；(8)将处理材码垛，气干至含水率40～60%，采用较软的梯度升温干燥工艺进行窑干，干燥温度40～160℃，干燥至含水率约20～30%左右；(9)以过热水蒸汽为传热介质，升温至140～220℃，视板材厚度保温1～5h，降温至50～70℃，干燥至终含水率8～12%，得环保多功能浸渍改性木材。所述的增韧剂为聚乙二醇、聚硅氧烷、聚乙烯醇、二甘醇、醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、苯丙乳液、甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种的组合。所述的酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、硼酸、柠檬酸、氯化铵、硫酸铜、硝酸铵、、硫酸镍、氯化铵、硝酸铵、草酸、醋酸、衣康酸中的一种或多种的组合。所述的碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水、碳酸钠中的一种或多种的组合。所述的活化剂为氨基硅烷、烷基苯磺酸铵、木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、烷基萘磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或多种及其组合。所述的无机物水溶液为钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米蒙脱土中的一种或多种的组合。所述的阻燃剂为硼酸、硼砂、双氰胺、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、低聚合度聚磷酸铵中的一种或多种的组合。所述的防霉防腐剂为硼酸、硼砂、季铵铜、戊唑醇、丙环唑、环丙唑醇、三溴化硼、二癸基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种的组合。所述的人工林木材为人工种植的杨木、橡胶木、杉木、松木等速生木材。本专利技术具有原料资源丰富、生产环保、成本低、无甲醛释放、渗透性好、工艺简单，固化性能好且能在显著改善速生木材的物理力学性能及尺寸稳定性性能的同时，赋予速生材优良的阻燃、防霉、防腐和表面装饰等多功能特性，大大提升木材使用性能和延长木材使用寿命的优点。本专利技术可对难浸注的木材进行充分渗透，显著改善木材性能，经该方法改性的人工林软质木材，具有密度大，强度高，韧性好，尺寸稳定，阻燃，防霉防腐，装饰性好，加工性能好，生产环保，使用效果好，附加值高等优点。经本专利技术改性处理后的人工林杉木、杨木等软质木材，最突出的优点是密度大，强度高，韧性好，尺寸稳定，阻燃，防霉防腐，加工性能好，生态环保，可直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂, 其特征在于包括下述重量配比的原料:/n三聚氰胺10～20份、葡萄糖10～120份、乙二醛10～60份、乙醇10～60份、尿素10～80份、增韧剂1～6份、酸性催化剂1～5份、活化剂1～20份、碱性催化剂1～6份、无机物水溶液7～20份、阻燃剂1～5份、防霉防腐剂1～5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂,其特征在于包括下述重量配比的原料:
三聚氰胺10～20份、葡萄糖10～120份、乙二醛10～60份、乙醇10～60份、尿素10～80份、增韧剂1～6份、酸性催化剂1～5份、活化剂1～20份、碱性催化剂1～6份、无机物水溶液7～20份、阻燃剂1～5份、防霉防腐剂1～5份。


2.根据权利要求1所述的多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂,其特征在于其中包括各原料的重量配比是:
三聚氰胺15～18份、葡萄糖20～100份、乙二醛20～50份、乙醇20～50份、尿素20～70份、增韧剂2～5份、酸性催化剂3～5份、活化剂5～15份、碱性催化剂3～6份、无机物水溶液9～18份、阻燃剂2～4份、防霉防腐剂2～4份。


3.一种制备如权利要求1所述多功能环保无醛树脂木材浸渍改性剂的制备应用方法,其特征在于：它包括如下步骤：
(1)按照下述重量配比备料:
三聚氰胺10～20份、葡萄糖10～120份、乙二醛10～60份、乙醇10～60份、尿素10～80份、增韧剂1～6份、酸性催化剂1～5份、活化剂1～20份、碱性催化剂1～6份、无机物水溶液7～20份、阻燃剂1～5份、防霉防腐剂1～5份;
(2)将葡萄糖加入反应釜中，升温至50～70℃，加入三聚氰胺和占三聚氰胺重量份10～30%的增韧剂，加入酸性催化剂使反应釜内的反应液pH值为3～5，升温至70～90℃，反应1～2h；
(3)将反应釜温度降低至60～70℃，加入乙二醛和乙醇，加入碱性催化剂调节溶液pH值为6～7，温度控制在60～80℃，反应0.5～1.0h；
(4)先加入占尿素重量份70～90%的尿素，升温至80～90℃，反应1h，降低温度至70～80℃，再加入剩余尿素，调节溶液PH值为6～7，继续反应;
(5)当反应液与水的混合倍数为1：5～10时，降温至40～60℃，加入占混合液体积3～6%的活化剂，降低温度至40℃以下，得到高渗透性的无醛树脂木材浸渍改性剂；
(6)将无醛树脂木材浸渍改性剂加水，调配成质量分数为10～30%的水溶液，加入占水溶液体积2～10%的无机物水溶液，占水溶液体积0.1～10%的阻燃/防腐/防霉/染料等功能性助剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文华，刘强强，石媛，杜浩佳，倪林，柴宇博，刘君良，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11