无污染松木木材改性方法及其组合物技术

本发明专利技术涉及松木木材的改性方法及其组合物。改性主要为脱油固脂和阻燃返脂工序，将松木中可流动的松节油脱除、松香固定后，重新注入一种可固化的水溶性树脂，脱油固脂处理温度为８０～１０５℃，常压下处理３～１０小时，然后抽真空０．５～１小时，在－０．０９～－０．０９５ＭＰａ的真空下吸入水溶性高分子阻燃树脂，解除真空后浸泡１～５小时。脱油固脂组合物含有水溶性含氮有机化合物、镁盐、硼酸、乳化剂、渗透剂等，ｐＨ为７．５～８．０。处理后的松木解决了溢脂变形问题，又提高了强度和耐久性，并具有阻燃性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木材的改性，尤其是松木木材的无污染改性方法，本专利技术还涉及松木改性用组合物。为了扩大对松木木材资源的利用，北美从50年代开始研究松木的加工处理办法，日本从60年代开始研究落叶松的工业利用，我国从80年代以后开始研究马尾松木材综合改性技术，脱脂处理是松木改性的重点。从南京林业大学苗平等人在《林业科技开发》1999第4期上发表的“松木脱脂技术进展”，以及潘彪等人在《中国木材》2000年第2期上发表的“木材脱脂处理”文中可知，目前几种实用的松木脱脂方法有碱液浸煮法、高压汽蒸干燥法和高压汽蒸减压干燥法等。后两种方法要用到高压或高压-真空设备，如申请号8820120，公开号CN8820120U的技术专利申请说明书所披露的“木材脱脂釜”，该设备投资较大，且一般认为其脱脂效果不很理想，适用于大型木材加工厂对树脂含量较低，或脱脂要求不高的松木进行脱脂处理。碱液浸煮法是使用较多的一种办法，具有设备投资小，脱脂效果较好等特点，但处理后的木材颜色较深，光泽度低。近年来该法经过改良也有所进展，如申请号99115393.6，公开号CN1275473A专利技术专利申请公开说明书披露了一种松木脱脂剂，由表面活性剂、渗透剂、保护剂以及碱性物质过硼酸钠、硅酸钠、碳酸钠等组成；申请号88105016.4，公开号CN1034885A的专利技术专利申请公开说明书披露了高压-碱液法工艺；申请号98107213.5公开号CN1204569A的专利技术专利申请公开说明书披露了真空-高压-碱液法工艺及设备。碱性脱脂最大的弊病是脱脂废液中含有大量的松香皂、多糖物质及其它木材碱溶物，直接排放或仅经简单的中和处理便排放，会给环境带来严重的危害，造成类似于造纸废水般的污染。如果单为脱脂投入污水处理设备，则相对于木材脱脂所创造的经济价值而言，投资规模实在过于庞大，得不偿失。松木脱脂后，松木的溢脂及变形性问题得到了解决，但木材强度下降较大，有时下降大于20％，特别是碱煮法脱脂的松木，脆性增大更加明显，因而限制了松木木材的推广和使用。日本特许昭59-19801、平1-136704及US4276329等专利文件公开了用酚醛树脂、硅烷偶联剂、丙烯酸树脂，在高压下浸注处理木材来改善质软、强度低的木材的形变性及强度。申请号87106340.9，公开号CN1031958A的专利技术专利申请公开说明书披露了将松木用乙醇回流3～4小时进行表面脱脂，减压浸泡苯乙烯单体或苯乙烯-丙烯腈混合单体12小时，再加压到1.5～2.5atm、加热到90～120℃3～4小时进行表面塑化，其工艺过程和设备繁杂，而且加工成本过高。对脱脂(或脱油)后的松木进行返脂和返脂-阻燃二合一(即所注入的树脂具有阻燃性)处理方法，仍未见文献报道。木材的改性处理产生废液，木制品的加工生产过程中也产生大量的制材剩余物(板边、木皮、刨花和锯末等)，稍有处理不当，也会造成严重的环境污染。这是松木木材改性处理及其加工过程必须正视的问题。本专利技术的另一目的是提供一种上述脱油固脂工艺所用的组合物。本专利技术是这样实现的脱油固脂工序所采用的组合物组成为(wt％)水溶性含氮有机化合物0.05～2％、镁盐0.2～1％、硼酸0.2～1％、乳化剂0.05～0.5％、渗透剂0.05～0.1％、磷酸适量，调pH＝7.5～8.0、水余量。脱油固脂处理温度为80～105℃，压力为常压，处理时间为3～10小时。脱油固脂的松木干燥后，置于真空罐中，抽真空0.5～1小时，真空度为-0.09～-0.095MPa，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡1～5小时。其中，水溶性含氮有机化合物可选用C4～12脂肪胺、1，6-己二胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺、苯骈三氮唑等化合物的一种或者多种，镁盐可选用硫酸镁、硝酸镁或氯化镁，乳化剂选十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的其一，渗透剂为低泡OK油。返脂工艺所采用的水溶性高分子阻燃树脂，粘度为120～280mPa·S，由阻燃单体、助渗剂与其它原料合成而得。阻燃单体可采用磷酸胍、硝酸胍或蜜胺等多氮有机化合物，助渗剂选用分子量800～3000的聚乙二醇(PEG)。具体配比如下(质量分)甲醛(含量≥35％)750～850、尿素110、阻燃单体320～450、浓氨水适量、浓磷酸适量、PEG5～12、水加入至(氨水量+磷酸量+水量)820。脱油固脂组合物经4～6个循环使用后，颜色变为深棕色，要更换新的溶液方能保证使用效果。可用粉碎后的木皮、板边、刨花、和锯末等制材剩余物，吸收中和后的脱固废液，如用工业磷酸将脱油固脂废液调整pH至5.5～6.5，然后喷淋到已粉碎成粒径≤1mm的制材剩余物粉末上，搅拌混合均匀，堆放备用。该混合物含有大量的胺盐或其它水溶性含氮成分，用磷酸中和后成为易被植物吸收之速效氮和有效磷肥料，其中所含的镁、硼也是植物生长必需之微量元素，可用直接用作植物无土栽培基质，种植无公害蔬菜、室内观赏花卉等，或用于生产优质农用有机-无机复合肥的原料。松木木材改性后，不仅解决了溢脂变形问题，提高了强度和耐久性，还具有一定的防潮、防霉和防蛀能力，其密度、强度及变形性均可与优质木材相媲美。本专利技术在不造成环境污染的前提下，大大地提高了松木的品质及经济价值，为社会增加了一种来源广泛的优质木材资源，起到抑制乱砍滥伐资源林、生态林现象和保护生态环境之积极作用。实施例1松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)正丁胺0.8％、硫酸镁0.5％、硼酸1％、十二烷基苯磺酸钠0.1％、OK油0.1％、磷酸0.3％、水97.2％。处理温度95℃。处理时间4小时。实施例2 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)月桂胺0.5％、硫酸镁0.8％、硼酸1％、十二烷基硫酸钠0.2％、OK油0.08％、磷酸0.15％、水97.3％。处理温度80℃。处理时间10小时。实施例3 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)1，6己二胺1％、氯化镁0.7％、硼酸0.5％、十二烷基苯磺酸钠0.5％、OK油0.05％、磷酸0.7％、水96.6％。处理温度105℃。处理时间6小时。实施例4 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)六次甲基四胺2％、硝酸镁1％、硼酸0.8％、十二烷基硫酸钠0.2％、OK油0.1％、磷酸0.1％、水95.8％。处理温度85℃。处理时间8小时。实施例5 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)苯骈三氮唑0.2％、硫酸镁0.5％、硼酸0.2％、十二烷基苯磺酸钠0.5％、OK油0.07％、磷酸0.1％、水98.4％。处理温度100℃。处理时间9小时。实施例6 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)三乙烯四胺0.1％、氯化镁0.3％、硼酸0.4％、十二烷基硫酸钠0.08％、OK油0.1％、磷酸0.2％、水98.8％。处理温度85℃。处理时间5小时。实施例7 松木木材脱油固脂工序实施例。组合物(wt％)正丁胺0.4％、六次甲基四胺0.8％、氯化镁0.2％、硼酸0.6％、十二烷基硫酸钠0.1％、OK油0.05％、磷酸0.5％、水97.75％。处理温度100℃。处理时间8小时。实施例8 脱油固脂后松木返脂工序实施例。阻燃树脂配方(质量分)甲醛(含量≥ 35％)750、尿素110、硝酸胍320、浓氨水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无污染松木木材改性方法，包括脱油固脂、干燥、阻燃返脂等工序，其特征在于所述的脱油固脂工序温度为８０～１０５℃，常压下采用中性组合物处理３～１０小时；所述的阻燃返脂工序真空度为－０．０９～－０．０９５ＭＰａ，抽真空０．５～１小时，吸入水溶性高分子阻燃树脂后解除真空浸泡１～５小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万利，吴子良，
申请(专利权)人：陈万利，吴子良，杨君，高中海，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]