一种木材改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种木材改性剂及其制备方法，涉及木材化学改性技术领域。本发明专利技术公开的木材改性剂，由以下重量份数的原料组成：三唑类化合物5‑10份、甲基丙烯酸羟乙酯10‑20份、催化剂0.5‑0.8份、磷酸二氢铵10‑20份、非离子表面活性剂20‑40份、聚乙二醇45‑90份和水300‑800份，本发明专利技术还公开了木材改性剂的制备方法。本发明专利技术提供的木材改性剂，能使经过该改性剂处理的木材尺寸稳定，具有优异的硬度、抗弯强度、冲击韧性和抗流失性，同时具有防水性和阻燃性，延长了改性木材的使用寿命。本改性剂的原料无毒、环保，对人体和环境无公害，改善了改性木材的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种木材改性剂及其制备方法
本专利技术属于木材化学改性
，尤其涉及一种木材改性剂及其制备方法。
技术介绍
随着工业快速发展，污染越发严重，各国相继出台了限制森林砍伐的政策，以至于木材进口所需要的代价越来越大，为此我国开始大量种植杨树、杉树、橡胶树等人工速生林。人工速生林虽然生长年限较短，但和天然林相比，速生林木的密度、物理力学强度和尺寸稳定性都相对较差，限制了其在高附加值木材加工领域的应用。如何扩大人工速生林木的应用范围，采用物理或化学手段增加它们的硬度和强度，就成了木材改性领域的一个主要的研究内容。增强速生林木的处理根据化学反应可分为三种：第一种是改性剂填充细胞腔，有机树脂作为改性剂，这种处理能够提高木材的强度降低木材的吸水性，但是不能长时间内具有疏水性，热稳定性差；第二种是在细胞壁和细胞腔内填充树脂类物质充胀，减少木材的干缩性和湿胀性，此种方法可以长时间保持木材的疏水性；第三种是最有效的方式是木材细胞壁组成成分(包括木素、纤维素和半纤维素)与木材改性剂中的某些基团发生化学反应，形成新的化学键，改性木材的尺寸稳定性、强度、耐久性等可以得到长时间的改善。然而，木材作为一种天然高分子材料，除了物理力学性能和尺寸稳定性较差外，还具有易燃性、易发生霉变等缺陷，限制了其应用发展。中国专利技术专利CN104044193B公开了一种树脂型硅酸盐木材改性及其制备方法，是以三聚氰胺、甲醛、尿素和可溶性硅酸钠为主要原料，以聚乙烯醇和二甘醇分别为增韧剂和稳定剂而制得的，经该改性剂处理的木材的尺寸稳定性、密度、表面硬度、抗弯强度、抗弯弹性模量、冲击韧性和耐磨性得到大幅提高，同时赋予木材良好的阻燃功能，但该改性剂中可能残留有毒的三聚氰胺和甲醛，对人体和环境有害，且当使用该改性剂的木材在高温、光照或燃烧的情况下，易释放出有毒气体，不符合现在环保木材的理念。现有技术中，还有利用纳米颗粒(SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO等)直接或表面改性后，直接喷涂于木材表面或与聚合物改性制备成涂料，再经表面涂饰或浸注于木材中，赋予木材超疏水自清洁特性，但纳米颗粒在聚合物中分散不均匀，致使赋予木材的超疏水效果欠佳，且无杀菌防霉和耐候特性。利用含氟聚合物或含氟硅氧烷表面改性可以有效解决上述尚存在的耐候和超疏水自清洁问题，但涂层所需溶剂为油溶性化学物质，具有VOC释放大、污染环境的问题。现有技术中木材改性剂或是毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、VOC释放大污染环境、操作过程复杂、成本高，或是纳米颗粒的原位分散性差致使超疏水效果欠佳，或是能改善木材的防水单一性能，而多种试剂复合时又往往影响彼此间的相互效力，且增加木材处理的步骤和成本等，因此，开发一种操作简单、环境友好、成本低廉、多功能(高强度、防水、阻燃等)复合的木材改性试剂成为必然趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种木材改性剂，能使经过该改性剂处理的木材尺寸稳定，具有优异的硬度、抗弯强度、冲击韧性和抗流失性，同时具有防水性和阻燃性，延长了改性木材的使用寿命。本改性剂的原料无毒、环保，对人体和环境无公害，改善了改性木材的应用范围。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种木材改性剂，由以下重量份数的原料组成：三唑类化合物5-10份、甲基丙烯酸羟乙酯10-20份、催化剂0.5-0.8份、磷酸二氢铵10-20份、非离子表面活性剂20-40份、聚乙二醇45-90份和水300-800份。进一步的，所述三唑类化合物为3,5-二氨基-1,2,4-三唑、5-甲基-3-辛基-1,2,4-三唑、3-丁基-1,2,4-三唑、3-乙基-1,2,4-三唑或3,5-二异丙基-1,2,4-三唑中的一种或两种。进一步的，所述催化剂为正丁基锂。进一步的，所述非离子表面活性剂为蔗糖酯或失水山梨醇酯。进一步的，所述聚乙二醇为PEG-200、PEG-400或PEG-600中一种或两种。如上述所述木材改性剂的制备方法，包括以下具体步骤：(1)将聚乙二醇分成三等份，分两次加入；(2)将三唑类化合物、甲基丙烯酸羟乙酯和第一份聚乙二醇加入到反应釜中，搅拌均匀后，加入催化剂，室温下搅拌反应0.5-1h，再加入磷酸二氢铵，搅拌反应2-3h；(3)往反应釜中加入氢氧化钠溶液，调节PH值为7-8，然后加入非离子表面活性剂和两份聚乙二醇，搅拌0.5-1h；(4)往反应釜中加入水，搅拌均匀，制得所述木材改性剂。进一步的，所述步骤(2)中，加入磷酸二氢铵后的搅拌过程中加热的温度为50℃，搅拌速率为200-320r/min。进一步的，所述步骤(3)中搅拌温度为60-80℃，搅拌速率为300-480r/min。本专利技术取得了以下有益效果：1、本专利技术以三唑类化合物和甲基丙烯酸羟乙酯作为基料，在聚乙二醇和催化剂的作用下，发生聚合反应，生成三唑聚合物，然后与磷酸二氢铵交联反应，使生成的三唑共混物中引入了磷酸基和极性羟基，因三唑类化合物具有生物活性，使本改性剂具有抗菌性能，并且因三唑共混物中磷酸基和极性羟基的存在，可与木材细胞壁上的羟基形成氢键，使形成的聚合物与木材基质间形成较强的界面相互作用力，以减少微生物和水分入侵木材细胞壁的通道，从而赋予木材更高的力学性能，良好的耐久性和尺寸稳定性。2、本专利技术的三唑共混物为氮磷聚合物，具有优良的阻燃性能，因此其填充入木材细胞壁的通道后，并木材基质间形成较强的界面相互作用力，使改性后的木材也具有优良的阻燃性能。3、本专利技术的非离子表面活性剂和聚乙二醇能与改性剂中其它组分产生协同作用，增加改性剂与木材细胞壁界面结合力，充实木材细胞壁的通道，从而增加木材的耐冲击韧性和强度；并且聚乙二醇能够与改性剂中的各组分相容，从而提高了改性剂的抗流失性。4、本专利技术用聚乙二醇和水作为溶剂，在处理木材干燥过程中不存在有机溶剂挥发产生的环境问题。5、本专利技术的改性剂中的各组分均与木材细胞壁具有优良的界面结合力，不易产生流失，因此，本专利技术具有优良的抗流失性能。使用本改性剂处理的木材在水中浸泡一月的改性剂流失率低于10％。6、本专利技术的改性剂是由有机物组成，具有优异的疏水性，其填充在木材细胞壁的通道中，能降低木材的吸水率，其具有优异的防水性能。7、本专利技术使用的三唑类化合物、磷酸二氢铵、非离子表面活性剂等原料，无毒、环保，在木材处理过程中以及改性木材使用过程中均不会挥发，也不会产生诸如甲醛、苯酚等有害物质的挥发释放问题，对环境无污染，使一种绿色环保木材改性剂。8、本专利技术的制备方法简单，成本较低，经其改性的木材尺寸稳定，具有优异的硬度、抗弯强度、冲击韧性、抗流失性、防水性和阻燃性，延长了改性木材的使用寿命。改性后的木材可广泛用于地板、门窗、家具、户外平台甲板等产品的加工，大幅提高了人工林木材的应用价值，对实现以人工林代替天然林资源，缓解我国木材供需矛盾，实现森林资源可持续发展利用具有重要意义。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木材改性剂，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：三唑类化合物5-10份、甲基丙烯酸羟乙酯10-20份、催化剂0.5-0.8份、磷酸二氢铵10-20份、非离子表面活性剂20-40份、聚乙二醇45-90份和水300-800份。/n

【技术特征摘要】
1.一种木材改性剂，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：三唑类化合物5-10份、甲基丙烯酸羟乙酯10-20份、催化剂0.5-0.8份、磷酸二氢铵10-20份、非离子表面活性剂20-40份、聚乙二醇45-90份和水300-800份。


2.根据权利要求1所述的一种木材改性剂，其特征在于，所述三唑类化合物为3,5-二氨基-1,2,4-三唑、5-甲基-3-辛基-1,2,4-三唑、3-丁基-1,2,4-三唑、3-乙基-1,2,4-三唑或3,5-二异丙基-1,2,4-三唑中的一种或两种。


3.根据权利要求1所述的一种木材改性剂，其特征在于，所述催化剂为正丁基锂。


4.根据权利要求1所述的一种木材改性剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为蔗糖酯或失水山梨醇酯。


5.根据权利要求1所述的一种木材改性剂，其特征在于，所述聚乙二醇为PEG-200、PEG-400或PEG-60...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊胜，
申请(专利权)人：桃江县鑫龙阳光木业胶板厂普通合伙，
类型：发明
国别省市：湖南;43