專利名稱：一種防腐劑、其制備方法和用該防腐劑處理木/竹材的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種浸漬木/竹材的滲入液體、該滲入液體的制備方法以及用該滲入液體的制備方法以及用該滲入液體浸漬木/竹材的處理方法，特別涉及一種防腐液、其制備方法以及利用該防腐液處理木/竹材方法。
背景技術：
木/竹材作為一種由天然高分子化合物組成的生物性材料，具有強重比大，加工能耗少，環(huán)境污染相對小等優(yōu)點，但同時也存在材質疏松、材性變異大，容易受到環(huán)境以及微生物的侵害而被破壞的不足。傳統(tǒng)的木/竹材防腐劑處理可以在一定程度上有效的提高木/竹材耐腐性，延長木/竹材的使用壽命，但傳統(tǒng)的木/竹材防腐處理在提高木/竹材的物理力學強度等方面性能上存在較為嚴重的不足，另外大部分的傳統(tǒng)木/竹材防腐劑以銅、鉻、砷等元素為主要有效成分，而這些金屬成分對人身健康和環(huán)境安全具有潛在的危害，從而使防腐處理材尤其是人工林防腐處理木/竹材的使用受到一定的限制。目前，用于竹木材防腐的防腐劑主要有包括銅唑(CuAz)、季銨銅(ACQ)、烷基銨化物(AAC)、加鉻砷酸銅(CCA)在內的水載型防腐劑。但隨著環(huán)境問題日益受到人們的關注， 防腐劑的環(huán)境問題也成為防腐劑選擇的關鍵。由于，一些防腐劑在生產(chǎn)和使用過程中會有不同程度的泄漏和滲出，同時廢舊防腐處理竹木材回收會對環(huán)境造成不利影響，并危害人類的健康。很多防腐劑已被很多國家宣布限制使用。美國環(huán)境保護局宣布從2003年開始含有砷化合物的CCA不能用于民用建筑。因此，尋找對人畜無害、對環(huán)境無污染、僅對微生物有毒的新型防腐劑成為當前研究的重點。研究發(fā)現(xiàn)有些木材、植物本身具有一定的防腐、防蟲性能，這是由于其本身含有某些單寧類、萜烯類物質對微生物具有毒害作用，可以作為天然防腐劑用于處理竹木材。盡管很多研究都顯示植物精油及植物抽提物都有很好的耐腐性，但是其在水溶的條件下其固著性都受到了很大的影響。為了使天然防腐劑較好的固著于竹木材中，就需要找出一種提高天然防腐劑固著性能的工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對以上現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種使竹木材改性的復合防腐劑及其制備方法，該復合防腐劑含有樟樹葉提取物，為天然環(huán)保的防腐劑，不含重金屬， 對人畜無任何毒害作用，防腐劑與竹木材的固著能力強，經(jīng)其處理而獲得竹木材，防腐效果好，不易流失，防腐效果持久。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種防腐劑，包括樟樹葉水提物溶液和脲醛樹脂。其中，所述樟樹葉水提取物溶液按照如下順序進行的步驟制備而成
1)選擇香樟(Cirmamomum camphora)樹三月份生長的新鮮樹葉，將樹葉剪碎后放入提取器中；2)向提取器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，提取時間為2- !;3)過濾除去樟樹葉，濾液蒸出水分，得到樟樹葉水提物溶液。特別是，步驟2)中加入的水的體積與樟樹葉的重量之比為2-4 1，優(yōu)選為3 1， 即樟樹葉重量(鮮重)Ig,則水的體積為2-細1或者樟樹葉重量(鮮重)Ikg,則水的體積為 2-4L。特別是，步驟2)中所述加熱提取的溫度為30-60°C，優(yōu)選為40°C。尤其是，步驟1)中所述的提取器選擇索氏抽提器；步驟2)中所述的加熱提取為索氏提取。其中，步驟幻中所述的樟樹葉水提物溶液的質量百分比濃度為5-10%，優(yōu)選為 8-10%。其中，脲醛樹脂與樟樹葉水提物溶液的重量份配比為50-175 825-950。特別是，所述的脲醛樹脂的質量百分比濃度為40-60%，粘度為30-60cps。尤其是，所述脲醛樹脂為質量百分比濃度為40-60%，粘度為30-60cps的浸漬用脲醛樹脂。本發(fā)明另一方面提供一種防腐劑的制備方法，包括如下順序進行的步驟A)向樟樹葉水提物溶液中加入堿性化合物，調節(jié)水提物的pH值為8-10 ；B)加入脲醛樹脂，接著進行水浴加熱，攪拌使脲醛樹脂與樟樹葉水提物溶液混合均勻，即得防腐劑。其中，步驟A)中所述樟樹葉水提物溶液按照如下順序進行的步驟制備而成1)選擇香樟(Cirmamomum camphora)樹三月份生長的新鮮樹葉，將樹葉剪碎后放入抽提器中；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，提取時間為2- ；3)過濾除去樟樹葉，濾液蒸出水分，得到樟樹葉水提物溶液。特別是，步驟2)中加入的水的體積與樟樹葉的重量之比為2-4 1，優(yōu)選為3 1， 即樟樹葉重量(鮮重)Ig,則水的體積為2-細1或者樟樹葉重量(鮮重)Ikg,則水的體積為 2-4L。特別是，步驟2)中所述加熱提取的溫度為30-60°C，優(yōu)選為40°C。尤其是，所述的提取器選擇索氏抽提器；步驟2、中所述的加熱提取為索氏提取。特別是，步驟幻中所述的樟樹葉水提物溶液的質量百分比濃度為5_10%，優(yōu)選為 8-10%。其中，步驟A)中所述的堿性化合物選擇氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或多種。其中，步驟B)中加入的脲醛樹脂與步驟A)中的樟樹葉水提物溶液的重量份配比為 50-175 825-950。特別是，所述脲醛樹脂的質量百分比濃度為40-60% ；樟樹葉水提物溶液的質量百分比濃度為5-10% ；制備的防腐劑中脲醛樹脂的質量百分比濃度為3-7%，優(yōu)選為4-6% ； 水浴加熱的溫度為35-45°C，優(yōu)選為40-45°C。
本發(fā)明又一方面提供一種使木/竹材改性的處理方法，包括利用上述防腐劑對待處理木/竹材進行浸漬處理。其中，待處理木/竹材的含水率為0-15%，優(yōu)選為9-12%。其中，浸漬處理過程包括兩個階段，其中，第一階段為在真空狀態(tài)下進行減壓浸漬處理，第二階段為在加壓狀態(tài)下進行加壓浸漬處理特別是，第一階段減壓浸漬處理的相對真空度為-0. 070 -0. IMPa,保持1_池；第二階段加壓浸漬處理的絕對壓力為0. 6-lMPa，保持3- ！。尤其是，第一階段減壓浸漬處理的相對真空度優(yōu)選為-0. 080 -0. 095MPa ；第二階段加壓浸漬處理的絕對壓力優(yōu)選為0. 6-0. SMPa0特別是，將木/竹材置于浸漬處理罐中，先抽真空，然后導入防腐劑，進行減壓浸漬處理，接著進行加壓處理，進行加壓浸漬處理，使木/竹材吸收防腐劑后，最后取出木材干燥即得。其中，減壓浸漬處理過程中抽真空的相對真空度為-0. 070 -0. IMPa，保持1_池； 第二階段加壓浸漬處理的絕對壓力為0. 6-lMPa，保持3- ！。特別是，減壓浸漬處理的真空度優(yōu)選為-0. 080 -0. 095MPa ；加壓浸漬處理的絕對壓力優(yōu)選為0. 6-0. 8MPa。此外，還包括將浸漬后的木/竹材進行氣干處理。本發(fā)明再一方面提供一種按照上述方法制備而成的防腐木/竹材。本發(fā)明方法的優(yōu)點體現(xiàn)在以下方面1、利用本發(fā)明木/竹材防腐劑處理的木/竹材其平均增重率明顯提高，由于脲醛樹脂能隨著樟樹葉水提取物防腐液進入木/竹材，從而不但可以使木/竹材具有良好的防腐性能，而且可以大大改善木/竹材的物理性能，處理后的竹材的抗彎強度提高了 1% -3%。2、本發(fā)明的木/竹材防腐劑為從植物香樟樹的新鮮樹葉的水提取物，為天然防腐劑，其天然、環(huán)保，不含重金屬，對人畜低毒，成本低。3、本發(fā)明的木/竹材防腐劑中使用脲醛樹脂，提高樟樹葉水提取物的固著性能， 制備的防腐木/竹材的增重率平均達到11. 03%，表明本發(fā)明的防腐劑在竹/木材中有著較好的固著效果，防腐劑能固著于竹/木材內部，提高防腐耐久性。4、本發(fā)明方法制備的防腐木/竹材的防腐效果顯著，耐腐蝕性能增強，對于霉菌的防治效力達到50-75%，對于變色菌的防治效力達到25-50%，耐腐能力達到國家標準 GB/T 13942. 1-1992《木材天然耐久性試驗方法木材天然耐腐性實驗室試驗方法》中所規(guī)定的II級(耐腐等級)標準。5、本發(fā)明天然防腐劑處理竹木材的方法簡單，綜合利用了資源，減少了環(huán)境污染， 利于環(huán)境保護。
具體實施例方式下面結合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內。本發(fā)明實施例中使用的木材為楊木板，使用竹材為毛竹，其他木材，如松木木材、 桉樹木材、杉木木材等，其他竹材，如楠竹、慈竹等均適用于本發(fā)明。實施例11、制備樟樹葉水提取物溶液1)選擇香樟(Cirmamomum camphora)樹上三月份生長的新鮮樹葉，水洗干凈后， 將樹葉剪碎后放入全自動索氏提取器(福斯中國有限公司，型號SoxtexAvanti 2050)；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，加入的水的體積與樟樹葉的重量之比為3 1，即樟樹葉重量(鮮重)lg，則水的體積為3ml或者樟樹葉重量(鮮重)1kg，則水的體積為3L，提取時間為2.證，提取溫度為60°C ；3)待提取器內混合物冷卻后，進行過濾，去除樟樹葉，得到樟樹葉濾液；4)濾液蒸除水分，制得樟樹葉水提取物溶液，其中樟樹葉水提取物溶液中樟樹葉抽提物的質量百分比濃度為10%。2、制備防腐液1)向質量百分比濃度為10%的樟樹葉水提取物溶液中加入NaOH，調節(jié)提取物的 PH值為9 ；2)加入質量百分比濃度為50%，粘度為45cps的脲醛樹脂(太爾化工有限公司)， 接著進行水浴加熱，攪拌使脲醛樹脂與樟樹葉水提取物溶液混合均勻，即得本發(fā)明防腐劑， 其中，脲醛樹脂與樟樹葉水提物溶液的重量之比為100 900，制得的防腐劑中脲醛樹脂的質量百分比濃度為5%，水浴加熱溫度為40°C。3、竹材的改性處理1)將4年生、含水率為15%的毛竹條(160mm(長)X20mm(寬))，置于浸漬處理罐中，連接好真空設備和加壓設備(即啟動真空泵抽真空時關閉加壓泵；開啟加壓泵時關閉真空泵)；2)開啟真空泵，進行抽真空處理，使浸漬處理罐內的相對真空度達到_0.096MPa， 保持Ih后，關閉真空泵，同時導入步驟2中制備的防腐劑，直至浸漬處理罐內的相對真空度為 OMI^a ；3)開啟加壓泵，繼續(xù)向浸漬罐內加入步驟2中制備的防腐劑，對浸漬處理罐內的毛竹進行加壓處理，使處理罐內的絕對壓力達到0. 8MPa，在此壓力狀態(tài)下保持池；4)解除壓力，取出毛竹竹條，擦拭表面殘留防腐劑，氣干至含水率為10%。按照GB/T 15780-1995《竹材物理力學性質試驗方法》的方法檢測制備的防腐竹材的物理力學性能，檢測結果見表1。實施例21、制備樟樹葉提取物溶液1)選擇香樟(Cinnamomum camphora)樹上三月份生長的新鮮樹葉，水洗干凈后， 將樹葉剪碎后放入全自動索氏提取器中；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，加入的水的體積與樟樹葉的重量之比為4 1，即樟樹葉重量(鮮重)lg，則水的體積為細1或者樟樹葉重量(鮮重)1kg，則水的體積為4L，提取時間為池，提取溫度為30°C ；
3)待提取器內混合物冷卻后，進行過濾，去除樟樹葉，得到樟樹葉濾液；4)濾液蒸除水分，得到樟樹葉水提取物溶液，其中樟樹葉水提取物溶液中樟樹葉抽提物的質量百分比濃度為10%。2、制備防腐液1)向質量百分比濃度為10%的樟樹葉水提取物溶液中加入Κ0Η，調節(jié)提取物的pH 值為8;2)加入質量百分比濃度為40%，粘度為35cps的脲醛樹脂，接著進行水浴加熱， 攪拌使脲醛樹脂與樟樹葉水提取物溶液混合均勻，即得本發(fā)明防腐劑，其中，脲醛樹脂與樟樹葉水提物溶液的重量之比為125 875，制得的防腐劑中脲醛樹脂的質量百分比濃度為 5 %，水浴加熱溫度為35°C。3、竹材的改性處理1)將含水率為5%的楊木板(300mm(順紋方向)X20mm(弦向)X20mm(徑向))，
置于浸漬處理罐中，連接好真空設備和加壓設備(即啟動真空泵抽真空時關閉加壓泵；開啟加壓泵時關閉真空泵)；2)開啟真空泵，進行抽真空處理，使浸漬處理罐內的相對真空度達到_0.07MPa， 保持池后，關閉真空泵，同時導入步驟2中制備的防腐劑，直至浸漬處理罐內的相對真空度為 OMI^a ；3)開啟加壓泵，繼續(xù)向浸漬罐內加入步驟2中制備的防腐劑，對浸漬處理罐內的毛竹進行加壓處理，使處理罐內的絕對壓力達到0. 6MPa，在此壓力狀態(tài)下保持證；4)解除壓力，取出楊木板，擦拭表面殘留防腐劑，氣干至含水率為10%。按照GB/T 1936. 1-2009《木材抗彎強度試驗方法》的方法檢測制備的防腐木材的物理力學性能，檢測結果見表1。實施例31、制備樟樹葉提取物溶液1)選擇香樟(Cirmamomum camphora)樹上三月份生長的新鮮樹葉，水洗干凈后， 將樹葉剪碎后放入全自動索氏提取器中；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，加入的水的體積與樟樹葉的重量之比為2 1，即樟樹葉重量(鮮重)lg，則水的體積為2ml或者樟樹葉重量(鮮重)1kg，則水的體積為2L，提取時間為池，提取溫度為40°C ；3)待提取器內混合物冷卻后，進行過濾，去除樟樹葉，得到樟樹葉濾液；4)濾液蒸干水分，得到樟樹葉抽提物，然后加水溶解樟樹葉抽提物，制得樟樹葉水提取物溶液，其中樟樹葉水提取物溶液中樟樹葉抽提物的質量百分比濃度為5%。2、制備防腐液1)向質量百分比濃度為5%的樟樹葉水提取物溶液中加入NaOH，調節(jié)提取物的pH 值為10;2)加入質量百分比濃度為50%，粘度為45cps的脲醛樹脂，接著進行水浴加熱，攪拌使脲醛樹脂與樟樹葉水提取物溶液混合均勻，即得本發(fā)明防腐劑，其中，脲醛樹脂與樟樹葉水提物溶液的重量之比為60 940，制得的防腐劑中脲醛樹脂的質量百分比濃度為3%， 水浴加熱溫度為45°C。
3、竹材的改性處理1)將含水率為10%的毛竹條(160mm(順紋方向)X20mm(弦向))，置于浸漬處理罐中，連接好真空設備和加壓設備(即啟動真空泵抽真空時關閉加壓泵；開啟加壓泵時關閉真空泵)；2)開啟真空泵，進行抽真空處理，使浸漬處理罐內的相對真空度達到-0. 09MPa, 保持1.證后，關閉真空泵，同時導入步驟2中制備的防腐劑，直至浸漬處理罐內的相對真空度為OMI3a ；3)開啟加壓泵，繼續(xù)向浸漬罐內加入步驟2中制備的防腐劑，對浸漬處理罐內的毛竹進行加壓處理，使處理罐內的絕對壓力達到0. 7MPa，在此壓力狀態(tài)下保持4h ；4)解除壓力，取出毛竹條，擦拭表面殘留防腐劑，氣干至含水率為10%。按照GB/T 15780-1995《竹材物理力學性質試驗方法》的方法檢測制備的防腐木材的物理力學性能，檢測結果見表1。實施例41、制備樟樹葉提取物1)選擇香樟(Cinnamomum camphora)樹上三月份生長的新鮮樹葉，水洗干凈后， 將樹葉剪碎后放入全自動索氏提取器中；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，加入的水的體積與樟樹葉的重量之比為3 1，即樟樹葉重量(鮮重)lg，則水的體積為3ml或者樟樹葉重量(鮮重)1kg，則水的體積為3L，提取時間為池，提取溫度為40°C ；3)待提取器內混合物冷卻后，進行過濾，去除樟樹葉，得到樟樹葉濾液；4)濾液蒸干水分，得到樟樹葉抽提物，然后加水溶解樟樹葉抽提物，制得樟樹葉水提取物溶液，其中樟樹葉水提取物溶液中樟樹葉抽提物的質量百分比濃度為8%。2、制備防腐液1)向質量百分比濃度為8%的樟樹葉水提取物溶液中加入Κ0Η，調節(jié)提取物的pH 值為9;2)加入質量百分比濃度為60%，粘度為60cps的脲醛樹脂，接著進行水浴加熱，攪拌使脲醛樹脂與樟樹葉水提取物溶液混合均勻，即得本發(fā)明防腐劑，其中，脲醛樹脂與樟樹葉水提物溶液的重量之比為116.7 883. 3，制得的防腐劑中脲醛樹脂的質量百分比濃度為7%，水浴加熱溫度為40°C。3、木材的改性處理1)將含水率為I2%的楊木板(3OOmm(順紋方向)X2Omm(弦向)X2Omm(徑向))，
置于浸漬處理罐中，連接好真空設備和加壓設備(即啟動真空泵抽真空時關閉加壓泵；開啟加壓泵時關閉真空泵)；2)開啟真空泵，進行抽真空處理，使浸漬處理罐內的相對真空度達到-O.OSMPa， 保持池后，關閉真空泵，同時導入步驟2中制備的防腐劑，直至浸漬處理罐內的相對真空度為 OMI^a ；3)開啟加壓泵，繼續(xù)向浸漬罐內加入步驟2中制備的防腐劑，對浸漬處理罐內的毛竹進行加壓處理，使處理罐內的絕對壓力達到0. 7MPa，在此壓力狀態(tài)下保持證；4)解除壓力，取出楊木板，擦拭表面殘留防腐劑，氣干至含水率為10%。
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按照GB/T 1936. 1-2009《木材抗彎強度試驗方法》的方法檢測制備的防腐木材的物理力學性能，檢測結果見表1。對照例1除了制備防腐劑步驟中不使用脲醛樹脂之外，其余與實施例1相同。對照例2除了制備防腐劑步驟中不使用脲醛樹脂之外，其余與實施例2相同。對照例3除了制備防腐劑步驟中不使用脲醛樹脂之外，其余與實施例3相同。對照例4除了制備防腐劑步驟中不使用脲醛樹脂之外，其余與實施例4相同。對照例5以實施例1中使用的毛竹條，作為對照例5。對照例6以實施例2中使用的楊木板，作為對照例6。對照例7以實施例3中使用的毛竹條，作為對照例7。對照例8以實施例4中使用的楊木板，作為對照例8。表1防腐木/竹材的力學性能檢測結果
權利要求
1.一種防腐劑，其特征是包括樟樹葉水提物溶液和脲醛樹脂。
2.如權利要求1所述的防腐劑，其特征是所述樟樹葉水提物溶液按照如下順序進行的步驟制備而成1)選擇香樟樹三月份生長的新鮮樹葉，將樹葉放入抽提器中；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，提取時間為2- ；3)過濾除去樟樹葉，濾液蒸除水分，得到樟樹葉水提物溶液。
3.如權利要求2所述的防腐劑，其特征是步驟幻中加入的水與樟樹葉的重量之比為 2-4 1。
4.如權利要求1或2所述的防腐劑，其特征是所述的脲醛樹脂與樟樹葉水提物是重量份配比為 50-175 825-950。
5.一種防腐劑的制備方法，包括如下順序進行的步驟 A)向樟樹葉水提物溶液中加入堿性化合物，調節(jié)提取物的pH值為8-10；B)加入脲醛樹脂，接著進行水浴加熱，攪拌使脲醛樹脂與樟樹葉水提物混合均勻，即得防腐劑。
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征是步驟A)中所述的樟樹葉水提取物溶液按照如下順序進行的步驟制備而成1)選擇香樟樹三月份生長的新鮮樹葉，將樹葉放入抽提器中；2)向抽提器中加入水，對樟樹葉進行加熱提取，提取時間為2- ；3)過濾除去樟樹葉，濾液蒸除水分，得到樟樹葉水提物溶液。
7.如權利要求5或6所述的制備方法，其特征是步驟B)中所述水浴加熱的溫度為 35-45 0C ο
8.一種使木/竹材改性的處理方法，包括用如權利要求1所述防腐劑對待處理木/竹材進行浸漬處理。
9.如權利要求8所述的處理方法，其特征是所述待處理木/竹材的含水率為0-15%， 所述浸漬處理的過程包括兩個階段，其中第一階段在真空狀態(tài)下進行抽真空處理，第二階段在加壓狀態(tài)下進行加壓處理。
10.一種防腐木/竹材，其特征是按照如權利要求8-9任一所述方法制備而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種竹木材防腐劑、其制備方法和用該防腐劑使竹木材改性的處理方法。本發(fā)明的防腐劑包括樟樹葉水提取物和脲醛樹脂，其中所述的樟樹葉水提取物的質量百分比濃度為5-10％，脲醛樹脂的固體含量為40-60％，本發(fā)明的防腐劑含有樟樹葉提取物，為天然環(huán)保的防腐劑，不含重金屬，對人畜無任何毒害作用；本發(fā)明方法制備的防腐木/竹材的防腐效果顯著，耐腐蝕性能增強，對于霉菌的防治效力達到75-50％，對變色菌防治效力達到50-25％，達到國家標準GB/T13942.1-1992中所規(guī)定的II級(耐腐等級)的要求。
文檔編號B27K3/50GK102328334SQ201010230648
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權日2010年7月13日
發(fā)明者劉君良, 孫柏玲, 徐國祺, 柴宇博, 王雪花, 胡生輝 申請人:中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所