本发明专利技术公开了一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺，涉及木材加工技术领域，具体工艺方法如下：1）配制海藻酸钠溶液、壳聚糖溶液以及混合溶液，备用；2）制得纳米胶囊粉末；3）纳米胶囊粉末进行羧基化处理；4）将羧基化纳米胶囊粉末分别超声分散于不同体积分数的乙醇、分析纯丙酮以及化学纯正戊烷溶剂中，得到有机处理剂，然后对木材进行溶剂置换处理，得到预处理木材试样；5）将预处理木材进行热处理，即可完成对木材的加工处理。本发明专利技术提供的预处理工艺，可以使木材在处理过程中消失的空隙重新显现出来，同时还可以在木材中构建形成人为空隙，使得木材空隙率提高以及渗透性提高，从而使得木材在染色中可以实现深度染色。
【技术实现步骤摘要】
一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺
本专利技术属于木材加工
，具体涉及一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺。
技术介绍
活性染料在木材中的染色是活性染料分子从不同方向向各向异性的木材内部依靠渗透和扩散、吸附等完成。染色前对木材进行预处理，改善木材本身结构特性，特别是改变木材的纹孔结构和数量，减少抽提物含量，是提高活性染料在木材中渗透性、实现深度染色的关键。木材染色时当含水率饱和后染液在浓度梯度下以扩散、吸附的方式进入木材，此时染色深度主要受染液性质、染色工艺条件的影响。因此，如何提高木材的渗透性、提高活性染料在木材中的扩散和吸附性能成为国内外木材活性染料深度染色技术研究的热点。现有技术中，木材在进行染色前都会进行干燥处理，从而将木材中的水分去除，为染料分子进入木材内部构建渗透通道以及提高填充空间。例如中国专利CN2017103475044公开了一种樟木板的染色处理方法，具体公开了将樟木板进行恒温烘烤处理；又例如中国专利CN2008100307106公开了利用微波进行预处理的木材染色方法，具体公开了采用常规干燥方法对木材进行预干燥处理；上述工艺方法中，采用常规的干燥方法对木材进行干燥处理，虽然可以提高木材的渗透率，有利于染料分子的渗入；但是，采用常规干燥方法对木材进行干燥时，木材水分迁移会是木材骨架坍塌，不仅会造成木材空隙率的降低，导致木材内中染料分子填充量的减少，而且木材骨架的坍塌会造成木材中渗透通道顺畅性降低，对染料分子的渗入造成阻碍作用，不利于实现染料分子快速高效的渗入到木材内部。虽然采用有机溶剂梯度法、冷冻干燥或二氧化碳超临界干燥可以在一定程度上减小木材骨架的坍塌，但是冷冻干燥、二氧化碳超临界干燥需要特定的设备，会造成木材干燥处理成本的增加，有机溶剂梯度法在清除木材中的有机溶剂时，需要采用长时间的低温真空干燥，极大的增加了有机溶剂清除的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺，通过对木材进行预处理，从而降低常规干燥中，木材骨架的坍塌，使得木材中渗透通道的顺畅性得到维持，从而使得木材在染色时可以实现快速染色以及染色深度得到提升。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺，具体工艺方法如下：1）称取适量的海藻酸钠和壳聚糖分别加入到去离子水和体积分数为1.0-1.5%的醋酸水溶液中，室温条件下以400-500r/min磁力搅拌2-3h，配制得到浓度为10-15mg/mL的海藻酸钠溶液和浓度为5-10mg/mL的壳聚糖溶液，置于3-5℃冰箱中储存20-25h，备用，称取适量的六水合硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽，依次将其全部溶解在超纯水中，以400-500r/min磁力搅拌30-40min，得到混合溶液，备用，其中混合溶液中，六水合硝酸镉含量为0.03-0.05mmol/mL，硫脲含量为0.03-0.05mmol/mL，谷胱甘肽含量为0.018-0.023mmol/mL；2）按照体积比为1:1-1.5，将钙离子浓度为10-18mM的氯化钙溶液加入到壳聚糖溶液中，搅拌使其混匀，得到氯化钙的壳聚糖溶液，备用，将吐温-80与无水乙醇按质量比3:1混合组成的乳化剂加入到海藻酸钠溶液中，控制乳化剂的添加量为海藻酸钠质量的0.08-0.10%，乳化3-5min，再滴加入混合溶液，700-800W超声处理1-2h，然后逐滴加入氯化钙的壳聚糖溶液，以500-600r/min磁力搅拌反应30-40min，得到纳米胶囊，再经喷雾干燥，即可得到纳米胶囊粉末；本专利技术中，采用复凝胶法，利用海藻酸钠和壳聚糖作为壁材，对六水合硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽组成的混合溶液液进行包封，从而形成纳米胶囊，纳米胶囊中包封的混合溶液含有镉源和硫源，经反应可以形成硫化镉纳米棒，在木材内部可以对坍塌的木材骨架起到支撑作用，使得坍塌的木材骨架重新支撑起到，同时还可以在木材中构建形成人为空隙，从而实现木材空隙率的提高以及渗透通道的通畅；3）将纳米胶囊粉末浸没于浓度为0.5-0.6mol/L的氯乙酸溶液中，使用浓度为0.1-0.2mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8-8.5，保持反应10-13h，将产物用蒸馏水离心洗涤至中性，经冷冻干燥后得到羧基化纳米胶囊粉末；本专利技术中，通过对纳米胶囊进行羧基化处理，使得纳米胶囊表面复合羧基，羧基会和木材内部纤维上的含氧基团形成稳定的氢键，牢固在附着在木材内部不易脱除，从而使得溶剂置换过程中渗入到木材内部的纳米胶囊会与纤维形成牢固结合，从而不会随着溶剂从木材中流出；4）将新伐的生材锯解加工成木材试样，垂直放置于玻璃钢内，木材试样上端压一玻璃盖，将羧基化纳米胶囊粉末分别超声分散于体积分数为50%的乙醇、60%的乙醇、80%的乙醇，100%的乙醇、分析纯丙酮以及化学纯正戊烷溶剂中，得到纳米胶囊含量均为20-30mg/mL的乙醇处理剂、丙酮处理剂以及正戊烷处理剂，先将乙醇处理剂加入到玻璃钢内，辅以200-300W超声波作用浸渍处理4d，每隔1d更换1种乙醇处理剂，接着再利用丙酮处理剂，辅以200-300W超声波作用浸渍处理4-5d，每隔1d更换一次丙酮处理剂，最后再利用正戊烷处理剂，辅以200-300W超声波作用浸渍处理4-5d，每隔1d更换一次正戊烷处理剂，待处理结束后，将木材试样取出，在70-80℃下真空干燥2-3h，得到预处理木材试样；本专利技术中，通过将羧基化纳米胶囊分散到无水乙醇、丙酮以及正戊烷溶剂中，然后辅以超声波作用进行浸渍处理，利用无水乙醇置换出木材中的水分，接着用丙酮置换出木材中的无水乙醇以及水分，再用正戊烷置换出木材中的丙酮，最后经过真空干燥，将正戊烷从木材内排出，通过三级置换，从而将木材中的水分置换出来，并且将羧基化纳米胶囊填充进木材内部，从而在木材内部填充入大量的纳米胶囊；溶剂置换过程中辅以超声波作用，超声波的“空化效应”会产生压力，可以促进纳米胶囊渗入到木材中，从而提高木材中纳米胶囊的渗入量；5）将预处理木材在220-230℃下热处理30-40min，自然冷却至室温，然后置于反应釜中，在180-200℃下恒温加热处理8-10h，待反应结束后冷却至室温，即可完成对木材的加工处理；本专利技术中，先将预处理木材在高温下进行短时间的热处理，纳米胶囊的囊材中的海藻酸钠会裂解为较为稳定的中间产物，造成海藻酸钠骨架的断裂，从而导致纳米胶囊的囊材发生破损，使得胶囊中的芯材混合溶液流出，再经过恒温加热处理，混合溶液中硝酸镉作为镉源，硫脲作为硫源，发生反应，从而形成硫化镉纳米棒，形成的纳米棒可以起到支撑作用，可以将木材中塌陷的木材骨架逐渐重新支撑起到，从而使得木材在处理过程中消失的空隙重新显现出来，同时还可以在木材中构建形成人为空隙，从而使得木材中的空隙率提高，有效的增大了木材染色中染料分子的渗入量，以及提高了染料分子渗入通道的顺畅性，从而使得木材在染色中可以实现深度染色。进一步，所述氯化钙的壳聚糖溶液、海藻酸钠溶液以及混合溶液的体积比为1:3-5:4.5-6.5。进一步，所述喷雾干燥的参数如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺，其特征在于，具体工艺方法如下：/n1）称取适量的海藻酸钠和壳聚糖分别加入到去离子水和醋酸水溶液中，室温条件下磁力搅拌2-3h，配制得到海藻酸钠溶液和壳聚糖溶液，置于3-5℃冰箱中储存20-25h，备用，称取适量的六水合硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽，依次将其全部溶解在超纯水中，磁力搅拌30-40min，得到混合溶液，备用；/n2）将一定量的氯化钙加入到壳聚糖溶液中，搅拌使其混匀，得到氯化钙的壳聚糖溶液，备用，将适量的乳化剂加入到海藻酸钠溶液中，乳化3-5min，再滴加入混合溶液，超声处理1-2h，然后逐滴加入氯化钙的壳聚糖溶液，磁力搅拌反应30-40min，得到纳米胶囊，再经喷雾干燥，即可得到纳米胶囊粉末；/n3）将纳米胶囊粉末浸没于浓度为0.5-0.6mol/L的氯乙酸溶液中，使用浓度为0.1-0.2mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8-8.5，保持反应10-13h，将产物用蒸馏水离心洗涤至中性，经冷冻干燥后得到羧基化纳米胶囊粉末；/n4）将新伐的生材锯解加工成木材试样，垂直放置于玻璃钢内，木材试样上端压一玻璃盖，将羧基化纳米胶囊粉末分别超声分散于不同体积分数的乙醇、分析纯丙酮以及化学纯正戊烷溶剂中，得到乙醇处理剂、丙酮处理剂以及正戊烷处理剂，先将乙醇处理剂加入到玻璃钢内，辅以超声波作用浸渍处理3d，每隔1d更换一次乙醇处理剂，接着再利用丙酮处理剂，辅以超声波作用浸渍处理4-5d，每隔1d更换一次丙酮处理剂，最后再利用正戊烷处理剂，辅以超声波作用浸渍处理4-5d，每隔1d更换一次正戊烷处理剂，待处理结束后，将木材试样取出，在70-80℃下真空干燥2-3h，得到预处理木材试样；/n5）将预处理木材在220-230℃下热处理30-40min，自然冷却至室温，然后置于反应釜中，在180-200℃下恒温加热处理8-10h，待反应结束后冷却至室温，即可完成对木材的加工处理。/n...
【技术特征摘要】
1.一种提高木材通透染色深度的木材预处理工艺，其特征在于，具体工艺方法如下：
1）称取适量的海藻酸钠和壳聚糖分别加入到去离子水和醋酸水溶液中，室温条件下磁力搅拌2-3h，配制得到海藻酸钠溶液和壳聚糖溶液，置于3-5℃冰箱中储存20-25h，备用，称取适量的六水合硝酸镉、硫脲和谷胱甘肽，依次将其全部溶解在超纯水中，磁力搅拌30-40min，得到混合溶液，备用；
2）将一定量的氯化钙加入到壳聚糖溶液中，搅拌使其混匀，得到氯化钙的壳聚糖溶液，备用，将适量的乳化剂加入到海藻酸钠溶液中，乳化3-5min，再滴加入混合溶液，超声处理1-2h，然后逐滴加入氯化钙的壳聚糖溶液，磁力搅拌反应30-40min，得到纳米胶囊，再经喷雾干燥，即可得到纳米胶囊粉末；
3）将纳米胶囊粉末浸没于浓度为0.5-0.6mol/L的氯乙酸溶液中，使用浓度为0.1-0.2mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8-8.5，保持反应10-13h，将产物用蒸馏水离心洗涤至中性，经冷冻干燥后得到羧基化纳米胶囊粉末；
4）将新伐的生材锯解加工成木材试样，垂直放置于玻璃钢内，木材试样上端压一玻璃盖，将羧基化纳米胶囊粉末分别超声分散于不同体积分数的乙醇、分析纯丙酮以及化学纯正戊烷溶剂中，得到乙醇处理剂、丙酮处理剂以及正戊烷处理剂，先将乙醇处理剂加入到玻璃钢内，辅以超声波作用浸渍处理3d，每隔1d更换一次乙醇处理剂，接着再利用丙酮处理剂，辅以超声波作用浸渍处理4-5d，每隔1d更换一次丙酮处理剂，最后再利用正戊烷处理剂，辅以超声波作用浸渍处理4-5d，每隔1d更换一次正戊烷处理剂，待处理结束后，将木材试样取出，在70-80℃下真空干燥2-3h，得到预处理木材试样；
5）将预处理木材在220-230℃下热处理30-40min，自然冷却至室温，然后置于反应釜中，在180-200℃下恒温加热处理8-10h，待反应结束后冷却至室温，即可完成对木材的加工处理。
2.如权利要求1所述的一种提...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘维金，
申请(专利权)人：阜南县金威工艺品有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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