木材专用改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木材专用改性剂及其制备方法，含有以下重量份的组分：甲醛500～800份、尿素20份、酚类化合物200～400份、有机硅150～300份、碱性催化剂5～30份，助剂10～50份，其中所述甲醛为质量浓度为35%～37%的水溶液。本发明专利技术木材专用改性剂主要由一种低分子量的改性酚醛树脂组成，其特点是粘度低、水溶性好、储存稳定性好、合成工艺简单、甲醛释放量低，适用于各种树种的改性，尤其是对速生材的改性，经济价值较高。而且用该改性剂对木材进行处理之后，基材的密度、尺寸稳定性、硬度、抗水性、抗腐蚀性均有大幅度的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改性剂，特别是涉及一种用于木材改性的改性剂及其制备方法。
技术介绍
木材是当今社会公认的四大建材中唯一可再生的建材资源，它几乎出现在各行各业中。从远古时代的猿人栖树而息到钻木取火，再到现代的家居作业，人类从未离开过木材，可以说人类的发展也是伴随着木材进行的。随着人类文明的发展，无论是造纸业、家具业、包装业、汽车行业等等各种行业都离不开木制品的身影。木材的消耗量越来越大，我国也由一个森林储量大国变成了一个木材进口大国，而且国内木材需求缺口日益增大。为了缓解这种供需矛盾，国家提出了速生丰产林建设的计划，但是随着速生丰产林面积的增加，国内木材缺口应该缩小，但是经过调查 发现效果并没有像预想的那么凑效，究其原因主要是因为速生林的材质不理想，易发生变形、密度低，而且硬度不高，只能使用在一些对材质要求较低的行业。所以只有将速生材进行优化，提高其性能，这样才能缓解目前的供需难题。木材优化已经有几千年的历史了，最早可以追溯到5200年前，北欧的萨米族人就通过热处理引发木材内部化学反应来提高木材的尺寸稳定性。而从埃及出土的公元前2500年到3000年的凳子有些部分就经过化学处理，埃及出土的公元前1900年的壁画上就展示当时人们将弓弩的木料进行化学处理。十一世纪维京造船匠也通过化学方法处理造船的木料，提高其抗水性和尺寸稳定性。所以说木材优化由来已久，也许许多处理工艺已经失传，但是通过查阅文献发现目前优化木材主要有两种方法一是通过物理方法处理，例如将木材高温碳化,通过改变木材内部组成以提高其尺寸稳定性,或者将木材压缩,通过提高木材密实度以提高其稳定性；二是通过化学改性处理，例如用化学原料将木材中的羟基封闭以提高其稳定性，或者向木材中填充高分子物质来抑制其尺寸变化。随着科技的发展，许多专家借助先进仪器研究发现，造成木材易变形的主要原因是由于木材属于多孔性物质。内部存在大量的毛细管孔道，对水具有极强的毛细管作用力，而且木材细胞壁上又存在大量的由半纤维素组成的无定形区和结晶区。这些区域都存在大量裸露的极性集团——主要是羟基，当水在毛细管的吸引力作用下进入木材内部，大量水分子与羟基结合造成木材细胞发生形变，从而引起木材尺寸稳定性的变化。所以要想解决木材尺寸稳定性的问题主要还是赋予木材一定的抗水性，而要解决木材的硬度则要将一些刚性的物质充入木材中，所以解决速生材的关键就是将一些既有刚性又可以赋予木材抗水性的物质充入木材中，只有这样，速生材的使用范围才能扩大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种价格适中、工艺简单、甲醛释放量低、改性效果明显的木材用改性剂及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术一种木材专用改性剂，含有以下重量份的组分甲醛500 800份、尿素20份、酚类化合物200 400份、有机硅150 300份、碱性催化剂5 30份，助剂10 50份，其中所述甲醛为质量浓度为35% 37%的甲醛水溶液。优选为甲醛600 800份、尿素20份、酚类化合物200 300份、有机硅200 300份、碱性催化剂10 20份，助剂20 30份，其中所述甲醛为质量浓度为35% 37%的甲醛水溶液；更优选为甲醛720份、尿素20份、酚类化合物250份、有机硅200份、碱性催化剂15份、助剂20份，其中所述甲醛为质量浓度为35% 37%的甲醛水溶液。本专利技术的酚类化合物选自苯酚、烷基酚或芳香基酚，优选为苯酚、甲基苯酚、二甲基苯酚、羟甲基苯酚、双酚A，更优选为苯酚、对二甲基苯酚、羟甲基苯酚。本专利技术所述的有机硅化合物选自正硅酸乙酯、烷基硅醇、端羟基硅氧烷、苯基烷氧基娃烧、_■甲基环娃氧烧、甲基二甲氧基娃烧，优选为烧基娃醇、端轻基娃氧烧、_■甲基环娃氧烷，更优选为羟甲基硅氧烷、甲基硅醇、乙基硅醇、丙基硅醇、六甲基环三硅氧烷、甲基硅·油。本专利技术所述的碱性催化剂可以是任意本领域常用的碱性催化剂，优选选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙、乙二胺、二乙胺，更优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙。本专利技术所述的助剂选自氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化镁、氯化钡、氯化铝，优选为氯化钾、氯化铵、氯化钡、氯化铝，更有选为氯化钡、氯化铝。本专利技术还涉及上述木材专用改性剂的制备方法，其合成工艺如下将融化的酚类化合物加入到反应釜中，开动搅拌，再加入1/3重量的甲醛，同时缓慢加入1/2重量的碱性催化剂，然后将釜温升至45°C 50°C后停止加热，此时釜温继续上升，控制釜温不超过60°C，升温结束后在50°C保温lh，保温结束后加入剩余的甲醛和有机硅，并缓慢加入剩余的碱性催化剂，然后将釜温升至85°C 90°C，保温lh，保温结束后加入尿素和助剂，保温搅拌30分钟后降温至30°C，得红棕色黏稠液体。本专利技术的木材专用改性剂，其中各组分的选择以及各组分重量比，是经过查阅文献和长期试验得出的较佳范围值。改性剂制备过程中首先是合成一羟甲基苯酚和二羟甲基苯酚，然后再聚合成小分子的羟甲基预聚物，然后再在催化剂作用下将有机硅引入到苯酚环上。抑制有机硅的强渗透性和流失性，提高原料的使用率和效果耐久性。当改性剂固化后，酚类化合物如苯酚会在木材细胞壁的无定形区形成支架作用，抑制其发生变形。同时细胞外部的毛细管壁上也会覆盖一层固化膜，并且有机硅的有机端会在毛细管内均匀排列，形成一层疏水膜，抑制毛细管对水的吸附作用，而且固化后的苯酚呈体型结构，有机硅端穿插其中，硅羟基在一定条件下与纤维素和半纤维素上的羟基发生脱水反应，减少了木材中的吸水集团，提高了木材的抗水性。再者酚醛胶固化后呈不溶的刚性结构，既提高了木材密度又增加了硬度。本专利技术木材专用改性剂的特点是粘度低、水溶性好、储存稳定性好、合成工艺简单、甲醛释放量低，适用于各种树种的改性，尤其是对速生材的改性，经济价值较高。而且用该改性剂对木材进行处理之后，基材的密度、尺寸稳定性、硬度、抗水性、抗腐蚀性均有大幅度的提高。具体实施例方式以下结合实施例和试验数据，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例I准确称量以下重量的原料组分质量浓度为35%的甲醛水溶液720份、尿素20份、苯酚250份、甲基硅醇200份、氢氧化钠15份、氯化钡20份。将融化的苯酚加入到反应釜中，开动搅拌，再加入1/3重量的甲醛水溶液，同时缓慢加入1/2重量的碱性催化剂氢氧化钠，然后将釜温升至45°C 50°C后停止加热，此时釜 温继续上升，控制釜温不超过60°C，升温结束后在50°C保温lh，保温结束后加入有机硅和剩余的甲醛溶液，并缓慢加入剩余的碱性催化剂，然后将釜温升至85°C 90°C，保温lh，加入尿素和助剂，保温搅拌30分钟后降温至30°C，得红棕色黏稠液体，即为本专利技术的木材改性剂。实施例2准确称量以下重量的原料组分质量浓度为36%的甲醛水溶液350份、尿素10份、二甲酚130份、甲基硅醇110份、氢氧化钡10份、氯化钡10份。将融化的苯酚加入到反应釜中，开动搅拌，再加入1/3重量的甲醛水溶液，同时缓慢加入1/2重量的碱性催化剂氢氧化钡，然后将釜温升至45°C 50°C后停止加热，此时釜温继续上升，控制釜温不超过60°C，升温结束后在50°C保温lh，保温结束后加入剩余的甲醛溶液和有机硅，并缓慢加入剩余的碱性催化剂，然后将釜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材专用改性剂，其特征在于，含有以下重量份的组分：甲醛500～800份、尿素20份、酚类化合物200～400份、有机硅150～300份、碱性催化剂5～30份，助剂10～50份，其中所述甲醛为质量浓度为35%～37%的水溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷得定，毛彦杰，郝丙业，
申请(专利权)人：永港伟方北京科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：