本發(fā)明涉及木材改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種樹脂浸漬增強、真空干燥和熱處理聯(lián)合改性木材的方法。

背景技術(shù)：
木材是民用建筑及裝飾中使用較多的材料，具有天然環(huán)保、保溫、維持空間濕度平衡等作用，深受人們喜愛。但木材是一種各向異性材料，在使用過程中會發(fā)生變形、開裂、腐朽等缺陷，人工林木材更加突出。因此，近年來，針對人工林木材材質(zhì)軟、密度小、強度低、尺寸穩(wěn)定性差等問題，許多林業(yè)工作者開展了大量木材改性技術(shù)研究，目的是克服人工林木材缺陷，擴大其應(yīng)用范圍。木材熱處理技術(shù)作為一種環(huán)保的改性方法，會使木材的某些性質(zhì)得到改變，可有效改善木材的尺寸穩(wěn)定性和耐腐性能等，但由于木材成分在熱處理過程中熱的作用下發(fā)生熱解，導(dǎo)致處理后木材強度降低。目前，關(guān)于改性木材的方法多為單一木材改性處理技術(shù)，CN101224593A的專利公開了一種木材熱處理方法，具體步驟為：(1)將木材按碼放在熱處理室內(nèi)；(2)第一階段，溫度80～150℃、氧含量12～21％；(3)第二階段，溫度150～200℃、氧含量6～12％；(4))第三階段，溫度180～260℃、氧含量2～6％；(5)第四階段，溫度降至100℃以下時，用噴蒸方式對木材進行含水率的平衡處理，再繼續(xù)降溫至40～50℃，取出。該專利中采用的加熱介質(zhì)為電、熱油或蒸汽，以飽和水蒸氣或氮氣控制氧含量，但采用這種以熱油或蒸汽為介質(zhì)作為導(dǎo)熱源的熱處理方式后，木材強度損失較大。CN101491908A的專利公開了一種木材高溫?zé)崽幚碓O(shè)備及工藝方法，采用反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐，通過堆垛、點火、工藝控制、調(diào)濕處理、降溫出室等環(huán)節(jié)實現(xiàn)木材高溫?zé)崽幚?，該專利的?yōu)點是：以木材加工剩余物為燃料，熱處理循環(huán)介質(zhì)通過反燒式燃燒、換熱一體化熱風(fēng)爐進行一次性換熱，熱效率高、燃燒充分、無污染；但木材的強度損失仍然難以避免。CN103112064A的專利公開了一種阻燃型氮羥甲基樹脂改性增強木質(zhì)材料的制備方法，步驟為：一、稱取原料：按質(zhì)量份數(shù)稱取氮羥甲基樹脂1～2份、阻燃劑0.5～1份、功能助劑1.6～3.2份和水40～80份，混合后攪拌至溶解，得到混合溶液；二、浸漬處理：將木質(zhì)材料置入密閉真空容器內(nèi)，密閉真空容器內(nèi)的真空度為0.05～0.09MPa，維持真空時間為0.5～5h，然后將步驟一的混合溶液注入密閉真空容器內(nèi)，使木質(zhì)材料浸沒于混合溶液中，向密閉真空容器加壓至0.1～2.0MPa，維持壓力時間為1～10h；三、干燥固定：將步驟二處理后的密閉真空容器撤去壓力后，取出木質(zhì)材料在室溫環(huán)境下靜置干燥12～24h，然后在溫度為35～45℃的條件下預(yù)干，預(yù)干時間為6～20h，然后升溫至75～85℃，干燥2～6h后，繼續(xù)溫度升至90～150℃，干燥固定，干燥固定時間為2～12h，得到阻燃型氮羥甲基樹脂改性增強木質(zhì)材料。該專利是通過氮羥甲基樹脂、阻燃劑、功能助劑和水混合制備改性液，浸漬處理木材，提供木材力學(xué)性能和阻燃性能。該專利是為解決現(xiàn)有的氮羥甲基樹脂增強的木質(zhì)材料阻燃抑煙性能差的技術(shù)問題，對改善木材的尺寸穩(wěn)定性等并無有效貢獻。發(fā)明專利200610031950.6中公開了一種木材的水熱處理方法，步驟為：1)將木材置于高溫?zé)崽幚頎t中；將高溫?zé)崽幚頎t中的溫度提高到120-150度保溫；2)當(dāng)木材含水率降低到5％以下時，提高高溫?zé)崽幚頎t中的溫度到180-240度保溫；保溫時間按每厘米厚度的木材保持0.5-3小時；3)降低高溫?zé)崽幚頎t的溫度，當(dāng)溫度降低到100度以下時，用蒸汽或熱水對木材進行處理，使木材的含水率至7-10％；4)繼續(xù)降低高溫?zé)崽幚頎t中的溫度，當(dāng)木材內(nèi)部的溫度降低到40度左右后出爐；5)在大氣環(huán)境中平衡15天以上時間。該熱處理過程只控制處理過程中的溫度，中間噴蒸處理隨意性較強，在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面較困難，很難取得質(zhì)量一致的產(chǎn)品，且由于其過程對氧含量無要求，因此在高溫處理階段由于氧的參與，使木材在處理過程中被氧化，從而使木材強度下降較大，從而限制了熱處理木材的使用范圍，降低了經(jīng)處理木材的價值?？梢姡鲜鰧δ静母男缘姆椒m然都有一定的優(yōu)點，但存在熱處理過程降低木材強度等問題，嚴(yán)重限制了木材的實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種樹脂浸漬增強、真空干燥和熱處理聯(lián)合改性木材的方法，木材通過該方法處理后，能夠提高木材的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)性能和耐候性等，適合工業(yè)化生產(chǎn)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種樹脂浸漬增強、真空干燥和熱處理聯(lián)合改性木材的方法，該方法包括如下步驟：(1)樹脂浸漬增強：將板材置于密閉罐體內(nèi)，將罐體內(nèi)抽真空至0.08～0.1MPa負(fù)壓狀態(tài)時，保持20～60min；然后，在該負(fù)壓狀態(tài)下將樹脂溶液注入并充滿罐體；再將罐體內(nèi)壓力調(diào)至0.1～1.0MPa，保持1～8h，使樹脂溶液注入木材；解除壓力，將剩余樹脂溶液排出，再對罐體抽真空至0.08～0.1MPa的負(fù)壓狀態(tài)，保持30～60min，以清除板材表面多余的液體，解除罐體真空后排出液體；(2)真空干燥處理：將經(jīng)步驟(1)處理過的木材碼垛放入真空干燥罐內(nèi)，加熱至木材溫度達到40℃～60℃，再對熱處理罐抽真空至-0.04MPa～-0.06MPa之間，保持罐內(nèi)溫度和真空狀態(tài)，干燥木材至含水率5％～12％；(3)前期熱處理：對罐體內(nèi)木材加熱至100℃～130℃，同時，抽真空至罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間，干燥木材至絕干；(4)熱處理階段：熱處理溫度160℃～240℃，熱處理時間4h～10h，熱處理過程保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間；熱處理后的木材依次經(jīng)調(diào)濕和降溫后從罐內(nèi)取出。上述步驟(1)中，先將所選取的木材板材干燥至含水率20％以下(優(yōu)選將木材干燥到含水率12～20％)，然后再對其進行樹脂浸漬增強處理。上述步驟(2)中，所述樹脂溶液按改性后木材產(chǎn)品用途進行選擇，所述樹脂溶液是由樹脂溶解于水中制得，所述樹脂為酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺脲醛樹脂或間苯二酚樹脂等。上述步驟(4)中，所述調(diào)濕處理過程為：熱處理結(jié)束后，采用加濕裝置向真空干燥罐內(nèi)提供水蒸氣，進行降溫調(diào)濕處理，溫度降至80℃～90℃，木材最終含水率調(diào)到6％～10％。上述步驟(4)中，木材經(jīng)調(diào)濕處理后，將木材自然降至室溫后，從罐內(nèi)取出木材。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：1、本發(fā)明通過樹脂浸漬增強-真空干燥-熱處理聯(lián)合處理木材，本發(fā)明熱處理方法采用真空方式隔離空氣、降低氧氣含量，靠輻射傳熱，與以介質(zhì)(水蒸氣、熱油、氮氣等)作為導(dǎo)熱源的熱處理方法相比，可減少處理后木材的強度損失。2、本發(fā)明在真空熱處理前，采用樹脂浸漬增強改性技術(shù)對木材進行前期處理，通過水溶性低分子量樹脂浸漬填充木材細(xì)胞，來提高木材強度。3、本發(fā)明還將真空熱處理同真空干燥相聯(lián)合，即一臺處理設(shè)備實現(xiàn)二者結(jié)合，在真空條件下較低溫度干燥木材，木材不易斷裂、翹曲和皺縮，之后高溫對木材進行熱處理，該過程即節(jié)約能耗，避免了常規(guī)熱處理前木材干燥后降溫出料再進行升溫?zé)崽幚磉^程間的能耗損失，又降低了人力成本，避免了人力搬運過程。4、本發(fā)明通過樹脂浸漬增強-真空干燥-熱處理聯(lián)合處理木材，改性后的木材失重率較低，并且尺寸穩(wěn)定性提高，力學(xué)性能損失較少。說明書附圖圖1為本發(fā)明聯(lián)合改性木材工藝流程圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖及實施例詳述本發(fā)明。本發(fā)明聯(lián)合改性木材工藝流程如圖1所示，首先將含水率20％以下的木材采用樹脂浸漬增強方式對木材進行前期處理，通過水溶性低分子量樹脂浸漬填充木材細(xì)胞，來提高木材強度。然后進行低溫真空干燥和高溫真空熱處理，通過同一真空干燥罐實現(xiàn)兩種工藝結(jié)合，在真空條件下較低溫度干燥木材，保持木材的強度，高溫對木材進行熱處理，避免了常規(guī)熱處理前木材干燥后降溫出料再進行升溫?zé)崽幚磉^程間的能耗損失。以下實施例中采用的樹脂溶液是將三聚氰胺脲醛樹脂溶解于水中制得，樹脂與水的體積比例為1:4；所述三聚氰胺脲醛樹脂選擇文獻(王明.柳杉增強阻燃處理技術(shù)研究,北京林業(yè)大學(xué)(2011))中公開的三聚氰胺-脲醛樹脂(MUF)。實施例1：本實施例是對落葉松木材通過樹脂浸漬增強-真空干燥-熱處理進行聯(lián)合改性，過程如下：樹脂浸漬增強：選取落葉松木材，干燥至含水率15％左右，選用三聚氰胺脲醛樹脂溶液為改性劑，將板材置于密閉罐體內(nèi)，抽真空使罐體內(nèi)部達到0.08～0.1MPa的負(fù)壓狀態(tài)，保持20min；之后，在該負(fù)壓狀態(tài)下將樹脂溶液注入并充滿罐體；再向罐體施加壓力0.9MPa，保持6h，使樹脂改性劑注入木材；解除壓力，將剩余樹脂溶液排出，再對罐體進行抽真空至0.08～0.1MPa的負(fù)壓狀態(tài)，保持15min，清除板材表面多余的處理液，解除罐體真空后排出液體。真空干燥處理：將浸漬處理過的木材按常規(guī)干燥法碼垛放入真空干燥罐內(nèi)，并關(guān)閉罐門，開啟電加熱裝置，加熱至木材溫度達到60℃，再對真空干燥罐進行抽真空，使其真空度達到-0.04MPa～-0.06MPa之間，保持罐內(nèi)溫度和真空狀態(tài)，干燥木材至含水率12％。前期熱處理：對罐體內(nèi)木材進行加熱，至溫度達到100℃～130℃，同時，通過間歇式抽真空保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間，干燥木材至絕干。熱處理階段：升溫至熱處理溫度200℃，熱處理時間10h，保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間。調(diào)濕處理：熱處理結(jié)束后，采用加濕裝置向罐內(nèi)提供水蒸氣，進行降溫調(diào)濕處理，溫度降至80℃，木材最終含水率調(diào)到10％。降溫處理：將木材溫度自然降至室溫，從罐內(nèi)取出木材。本實施例中，落葉松木材經(jīng)該改性工藝處理，木材的尺寸穩(wěn)定性得以提高，失重率為4.8％；真空熱處理材的尺寸穩(wěn)定性得以提高，全干體積干縮率為13.6％，全干體積濕脹率為14.2％，與未處理材相比，分別降低19.1％和20.2％；改性后落葉松木材的力學(xué)強度下降，具體測定值見表1。對比例1本例是對落葉松木材通過熱處理方式進行改性，過程如下：前期熱處理：選取落葉松木材，將木材按常規(guī)干燥法碼垛放入真空干燥罐內(nèi)，并關(guān)閉罐門，抽真空使罐體內(nèi)真空度達到-0.09MPa；對罐體內(nèi)木材進行緩慢加熱，至溫度達到100℃～130℃，同時，通過間歇式抽真空保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間，干燥木材至絕干。熱處理階段：升溫至熱處理溫度200℃，熱處理時間10h，保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間；熱處理結(jié)束后，采用加濕裝置向罐內(nèi)提供水蒸氣，進行降溫調(diào)濕處理，溫度降至80℃，木材最終含水率調(diào)到10％；將木材溫度自然降至室溫，從罐內(nèi)取出木材。落葉松木材經(jīng)過該工藝處理，失重率為5.4％；真空熱處理材的尺寸穩(wěn)定性得以提高，全干體積干縮率為14.7％，全干體積濕脹率為15.5％，與未處理材相比，分別降低12.5％和12.9％；熱處理后落葉松木材的力學(xué)強度下降，具體測定值見表1。實施例2：本實施例是對落葉松木材通過樹脂浸漬增強-真空干燥-熱處理進行聯(lián)合改性，過程如下：樹脂浸漬增強：選取落葉松木材，干燥至含水率15％左右，選用三聚氰胺脲醛樹脂為改性劑，將板材置于耐高壓密閉處理罐體內(nèi)，抽真空使罐體內(nèi)部達到0.08～0.1MPa的負(fù)壓狀態(tài)，保持20min；之后，在真空狀態(tài)下將樹脂改性劑溶液注入并充滿罐體；再向罐體施加壓力0.9MPa，保持6h，使樹脂改性劑注入木材；解除壓力，將剩余樹脂溶液排出，再對罐體進行抽真空0.08～0.1MPa的負(fù)壓狀態(tài)，保持15min，清除板材表面多余的處理液，解除罐體真空后排出液體。真空干燥處理：將浸漬處理過的木材按常規(guī)干燥法碼垛放入真空干燥罐內(nèi)，并關(guān)閉罐門，開啟電加熱裝置，加熱至木材溫度達到60℃，再對真空干燥—熱處理罐進行抽真空，使其真空度達到-0.04MPa～-0.06MPa之間，保持罐內(nèi)溫度和真空狀態(tài)，干燥木材至含水率5％～12％。前期熱處理：對罐體內(nèi)木材進行緩慢加熱，至溫度達到100℃～130℃，同時，通過間歇式抽真空保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間，干燥木材至絕干。熱處理階段：升溫至熱處理溫度220℃，熱處理時間10h，保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間。調(diào)濕處理：熱處理結(jié)束后，采用加濕裝置向罐內(nèi)提供水蒸氣，進行降溫調(diào)濕處理，溫度降至80℃，木材最終含水率調(diào)到10％；降溫處理：將木材溫度自然降至室溫，從罐內(nèi)取出木材。本實施例中，落葉松木材經(jīng)過該工藝處理，失重率為5.8％；真空熱處理材的尺寸穩(wěn)定性得以提高，全干體積干縮率為11.8％，全干體積濕脹率為12.6％，與未處理材相比，分別降低29.8％和29.2％；熱處理后落葉松木材的力學(xué)強度下降，具體測定值見表1。對比例2本例是對落葉松木材通過熱處理方式進行改性，過程如下：前期熱處理：選取落葉松木材，將木材按常規(guī)干燥法碼垛放入真空干燥罐內(nèi)，并關(guān)閉罐門，抽真空使罐體內(nèi)真空度達到-0.09MPa；對罐體內(nèi)木材進行緩慢加熱，至溫度達到100℃～130℃，同時，通過間歇式抽真空保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間，干燥木材至絕干。熱處理階段：升溫至熱處理溫度220℃，熱處理時間10h，保持罐體內(nèi)真空度在-0.06MPa～-0.09MPa之間；熱處理結(jié)束后，采用加濕裝置向罐內(nèi)提供水蒸氣，進行降溫調(diào)濕處理，溫度降至80℃，木材最終含水率調(diào)到10％；將木材溫度自然降至室溫，從罐內(nèi)取出木材。落葉松木材經(jīng)過該工藝處理，失重率為7.4％；真空熱處理材的尺寸穩(wěn)定性得以提高，全干體積干縮率為12.4％，全干體積濕脹率為13.2％，與未處理材相比，分別降低26.2％和25.8％；熱處理后落葉松木材的力學(xué)強度下降，具體測定值見表1。表1不同改性工藝條件處理的落葉松木材力學(xué)性能由上述實施例和對比例中不同改性工藝處理的木材材性分析可見，按照本發(fā)明工藝樹脂浸漬增強-真空干燥-熱處理聯(lián)合改性木材失重率要低于真空熱處理木材，并且尺寸穩(wěn)定性提高，力學(xué)性能損失較少。