一种改性人工林木材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了人工林木材浸渍增强—热处理改性技术，包括如下顺序进行的步骤：１）采用以改性脲醛树脂为浸渍液主剂的浸渍液对木材进行浸渍处理；２）对浸渍处理后的木材进行真空热处理。本发明专利技术方法制备的木材其尺寸稳定性高，木材强度高，抗湿胀性能和耐腐蚀性能增加，提高热处理木材的附加值，扩大热处理材的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木材的改性处理方法，特别涉及一种木材浸渍-热处理的方法。
技术介绍
随着国家经济建设的发展及人民生活水平的提高，人们对木材的需求量越来越 大。而天然林保护工程的实施，使得木材供求矛盾更加突出。为缓解供需矛盾，我国已营造 了大面积的工业人工林。人工林木材虽然有速生丰产等优点，但是人工速生林木材的物理 力学性能较差，密度低，材质松软，易产生干縮变形。 为了拓展人工林木材的应用范围，提高人工林木材的经济价值，人们用各种方法 对人工速生林木材进行改性。目前研究较多的是采用热固性树脂对木材进行浸渍处理，热 固性合成树脂在固化后耐水性强，不流失，而且强度高，受热不软化，适用于浸渍木材。用 于浸渍木材的合成树脂必须具有粘度低的特点，否则无法对木材进行充分浸渍。聚合度的 高低是决定树脂浸渍处理效果好坏的主要因素，所以应采用低聚合度的初期树脂。目前已 有许多不同类型的树脂能成功地在木材内部聚合，如酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)、三聚 氰胺甲醛(MF)以及异氰酸酯等。具体的浸渍处理方式是将木材浸渍在水溶性低分子量的 树脂溶液中，树脂扩散进入木材细胞中并使木材增容，经干燥除去水分，树脂由于加热而固 化，生成不溶于水的聚合物，沉积填充于细胞内，或与木材组分发生交联，从而使木材密度 增大、硬度及强度提高、尺寸稳定性改善。 随着人们环保意识的增强，木材改性专家把目光投向较为环保的热处理木，主要 为炭化木，利用高温(20(TC左右)处理木材，提高了木材尺寸稳定性，其中比较典型的有以 下四种热处理工艺 ①芬兰的Thermwood工艺 Thermwood工艺方法分3个阶段进行第一阶段，采用热和蒸汽使干燥窑内木材升 温，并在高温下干燥使木材的湿度降为零，干燥窑的温度快速升温至IO(TC左右，之后平稳 升温至130°C ;第二阶段为高温热处理木材阶段，即干燥窑内的温度升高并保持为185°C 230°C，当达到目标温度后，保持在该温度下热处理2h 3h ;第三阶段为冷却和调湿处理阶 段，即将热处理后木材用喷水系统进行降温；当温度降低至80°C 9(TC时，重新调节湿度 使木材含水率达到4% 7%。 Thermwood工艺主要处理树种为松木、杉木、杨木及桦木。热 处理后的木材主要用于室外，例如甲板、栅栏、庭院家具、门、窗等。室内用作厨房家具、正 厅及面板等。 ②荷兰的Plato Wood工艺 Plato Wood工艺既可以处理生材又可以处理气干材，该工艺分四步进行第一步， 水热处理(hydrothermolysis):常压条件下，将木材置于温度为160°C 190。C的潮湿环境 中，处理4h 5h ;第二步，木材干燥用3天 5天时间，用传统干燥工艺将木材干燥至含水率低于10% ;第三步，热处理将木材加热至170°C 190。C，处理时间为14h 16h ;第四步，通常是将木材平衡含水率提高，使之与大气环境中的相当。这种处理方法已经被阿纳姆(荷兰)工厂应用于商业化生产，年生产能力达35000m3。③法国有两种生产工艺-Rectification工艺和Boisperdure工艺 Rect i f i cat ion工艺是在200 °C 240°C的氮气中处理木材，处理材的含水率为12% ;而Boisperdure工艺是在200°C 240°C的水蒸气中快速干燥生材。德国的OHT处理工艺 OHT处理工艺采用油作为热处理介质，在高温下处理木材。首先将木材放入一个充 满热油的密闭容器中处理18h 24h。油具有良好的导热及绝氧能力。但不利条件是，油将 浸入木材内部使木材重量增加50 % 70%，且热处理材有油烟味。 上述四种热处理工艺过程繁杂，工艺条件苛刻，控制困难，产品质量的稳定性难以 保证，有的处理工艺还需要特殊的热处理介质，例如法国的Rectification工艺需要氮 气，德国的OHT处理工艺需要油作为热处理介质。 虽然木材经热处理改性后能提高其尺寸的稳定性，木材中的平衡含水率下降，耐 腐性能也有所增加，胶结性能提高，木材颜色变深，改善了外观较差的木材外观，然而热处 理后的木材的物理力学性能下降，木材强度值下降较大，如抗弯强度降低、表面润湿性能 下降等，很大程度上限制了炭化木的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种改性木材及其制备方法，该方法制备的木材其尺寸稳定性高，木材强度高，抗湿胀性能和耐腐蚀性能增加。 为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种改性木材的制备方法，包括如下顺序进行的步骤1)将改性三聚氰胺脲醛树脂、水和助剂混合，制得木材浸渍液；2)对木材进行真空加压浸渍处理，使木材吸附浸渍液；3)对浸渍处理后的木材在真空状态下进行热处理。 其中，步骤l)中所述的助剂为糊精、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。 特别是，所述改性三聚氰胺脲醛树脂、水、糊精、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的重量份配比为io-40 : 50-83 : 5-io : i-io : i-io。 其中，步骤i)所述的改性三聚氰胺脲醛树脂的制备包括如下步骤 A)按照以下重量份配比准备原料 三聚氰胺 350 470 甲醇 170 240 甲醛 500 540 尿素 50 170 B)将三聚氰胺和甲醛加入反应釜中，搅拌均匀后加入氢氧化钠调节三聚氰胺和甲 醛混合溶液的pH值，加热升温进行反应，制得反应液，其中，调节后的pH值为9. 0 9. 5，反 应温度为75°C 85t:，反应时间为30 50min ; C)使反应釜中的反应液温度降低并保持为65t: 75t:，然后加入氢氧化钠溶液调节反应液的pH值^ 12 ; D)向反应釜中加入甲醇和第一批尿素进行改性反应，反应50 70min后降低反应 釜的温度至60°C 7(TC，得到冷却液；5 E)加入盐酸，调节冷却液的pH值至8. 5 9. 5，然后加入余量的尿素，搅拌，使尿 素溶解，得到混合液； F)加入盐酸调节混合液的pH值至7 8，然后降温，使混合液在温度为50°C 65t:的条件下反应30 90min后向反应釜中加入氢氧化钠溶液调节pH值为10 ll，降温 出料。 特别是，步骤D)中所述的第一批尿素的加入量为尿素的总量的0 89% ;步骤 F)中所述的反应时间为60-90min。 尤其是，步骤B)和步骤F)中所述氢氧化钠的质量百分比浓度选择为15% 25%; 步骤C)中所述氢氧化钠的质量百分比浓度选择为30% 50% ;步骤E)、步骤F)中所述盐 酸的质量百分比浓度选择为10% 15%。 其中，步骤2)中所述的浸渍处理包括如下步骤 A)对浸渍罐内的木材进行减压抽真空处理，其中第一次减压抽真空处理的相对压 力为-0. 07MPa -0. 09MPa，抽真空处理时间为0. 5h 1. 5h ; B)向浸渍罐内加入三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍液，进行加压浸渍处理，其中加压 浸渍处理的相对压力为0. 7 2. 5MPa，处理时间为1. 5h 2. 5h。 特别是，步骤2)包括如下步骤C)对木材进行第二次减压抽真空处理，其中，第二 次减压抽真空处理的相对压力为-0. 07MPa -0. 09MPa，抽真空处理时间为0. 5h 1. Oh。 尤其是，在进行第二次减压抽真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材改性处理方法，包括如下顺序进行的步骤：１）将改性三聚氰胺脲醛树脂、水和助剂混合，制得木材浸渍液；２）对木材进行真空加压浸渍处理，使木材吸附浸渍液；３）对浸渍处理后的木材在真空状态下进行热处理。

【技术特征摘要】
一种木材改性处理方法，包括如下顺序进行的步骤1)将改性三聚氰胺脲醛树脂、水和助剂混合，制得木材浸渍液；2)对木材进行真空加压浸渍处理，使木材吸附浸渍液；3)对浸渍处理后的木材在真空状态下进行热处理。2. 如权利要求l所述的木材改性处理方法，其特征是步骤l)中所述的助剂为糊精、纳 米二氧化硅和纳米二氧化钛。3. 如权利要求2所述的木材改性处理方法，其特征是所述改性三聚 氰胺脲醛树脂、水、糊精、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的重量份配比为io-40 : 50-83 : 5-io : i-io : i-io。4. 如权利要求1或2所述的木材改性处理方法，其特征是步骤1)所述的改性三聚氰胺脲醛树脂的制备包括如下步骤A) 按照以下重量份配比准备原料三聚氰胺 350 470 甲醇 170 240甲醛 500 540尿素 50 170B) 将三聚氰胺和甲醛加入反应釜中，搅拌均匀后加入氢氧化钠调节三聚氰胺和甲醛混 合溶液的pH值，加热升温进行反应，制得反应液，其中，调节后的pH值为9. 0 9. 5，反应温 度为75°C 85。C，反应时间为30 50min ;C) 使反应釜内反应液温度保持为65°C 75t:，然后加入氢氧化钠溶液调节反应液的 pH值^ 12 ;D) 向反应釜中加入甲醇和第一批尿素进行改性反应，反应50 70min后降低反应釜的 温度至60°C 7(TC，得到冷却液；E) 加入盐酸，调节冷却液的pH值至8. 5 9. 5，然后加入余量的尿素，搅拌，使尿素溶 解，得到混合液；F) 加入盐酸调节混合液的pH值至7 8，然后保持混合液在温度为50°C 65t:的条 件下反应30 90min后向反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君良，柴宇博，阳财喜，秦韶山，刘焕荣，孙柏玲，王雪花，
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：11[中国|北京]