本發(fā)明涉及木材改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于速生木材改性的滲透性能好的復(fù)合防腐防水改性劑。
背景技術(shù)：
木材及木質(zhì)材料作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要生產(chǎn)資料,不僅廣泛應(yīng)用于日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域,還廣泛應(yīng)用于交通、建筑和航天等工業(yè)領(lǐng)域。隨著世界范圍內(nèi)森林資源日益短缺,特別是珍貴木材數(shù)量日益銳減,近年來(lái)大量的速生樹(shù)種被廣泛種植滿足全球范圍內(nèi)的木材供應(yīng)。與天然林木相比,速生樹(shù)種受到生長(zhǎng)年限短等因素限制,導(dǎo)致早晚材差異很大,材質(zhì)疏松,力學(xué)性能較差,所以不通過(guò)處理人工速生林木材難以用在家具制造等經(jīng)濟(jì)高附加值領(lǐng)域。由于木材是一種天然的具有多孔性的高分子材料,由不同火小、形狀和不同連通情況的管狀單元交錯(cuò)連接而成,具有流體可滲透性,其特有的多孔狀結(jié)構(gòu)為木材改性提供了基礎(chǔ)。對(duì)速生林木進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理, 不僅提高了速生林木的經(jīng)濟(jì)附加值,還起到了保護(hù)珍貴樹(shù)種資源的作用。木材改性是指利用物理、化學(xué)和機(jī)械等方法對(duì)木材原木進(jìn)行工藝性處理,使木材密度、硬度、強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等物理力學(xué)性質(zhì)等得到良好的改善?；瘜W(xué)改性是速生林木改性的主要手段,其中改性過(guò)程中的化學(xué)浸漬藥液的選擇及浸漬材的干燥工藝是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。但是隨著人民生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),從對(duì)人類(lèi)健康角度出發(fā),如何減少化學(xué)浸漬藥液在改性材的殘留是化學(xué)改性速生林木急需解決的問(wèn)題, 因此如何將速生林木功能化改良一體化研究朝向綠色環(huán)保及功能化是本論文及今后速生林木改性的新方向。
《復(fù)合改性劑對(duì)速生楊木和椿木改性效應(yīng)及機(jī)理研究》一文中通過(guò)自主合成低分子改性氮徑甲基預(yù)聚體與二羥甲基二羥基乙烯脲進(jìn)行復(fù)合，通過(guò)添加多種穩(wěn)定劑制成多功能型化學(xué)改性劑，對(duì)改性前后的木材理化性質(zhì)和改性機(jī)理進(jìn)行了初步研究,通過(guò)浸漬干燥處理后的改性材的主要力學(xué)強(qiáng)度改善效果明顯,熱穩(wěn)定性得到提高，同時(shí)改性劑浸漬到木材內(nèi)部時(shí),可以發(fā)生自身縮合作用形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改性劑在木材內(nèi)部充當(dāng)強(qiáng)度較高的填充物,尤其對(duì)尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性質(zhì)改善作用較為明顯。雖然改性后的速生木材在力學(xué)性能上有所提高，但是由于其對(duì)吸水性的降低不夠明顯影響了速生木材在戶外家具、戶外木器材領(lǐng)域的應(yīng)用，需要對(duì)其復(fù)合改性劑進(jìn)一步進(jìn)行改性，還希望能夠具有其他附加性能以滿足戶外家具等對(duì)速生木材的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種用于速生木材改性的滲透性能好的復(fù)合防腐防水改性劑。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種用于速生木材改性的滲透性能好的復(fù)合防腐防水改性劑，由下列重量份的原料制備制成：甲醛3-3.5、尿素2-3、六亞甲基四胺1.5-2、馬來(lái)酸酐0.02-0.03、醋酸適量、氨水適量、去離子水適量、固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲20-23、六水合氯化鎂1.5-2、硅溶膠10-11、堿式碳酸銅5-6、堿式碳酸鋅5-6、檸檬酸銨2.5-3、桐油2-3、松節(jié)油2.5-3、吐溫800.1-0.2。
所述一種用于速生木材改性的滲透性能好的復(fù)合防腐防水改性劑，由以下具體步驟制成：
（1）將甲醛、尿素、六亞甲基四胺放入反應(yīng)釜中，加入馬來(lái)酸酐，邊攪拌邊加熱至完全溶解，加入總量1.5-2倍量的去離子水，加熱至70-80℃，攪拌反應(yīng)3-4小時(shí)后用醋酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為7，結(jié)束反應(yīng)；
（2）將檸檬酸銨溶于10-12離子水中，攪拌至完全溶解，加入堿式碳酸銅、堿式碳酸鋅放入球磨機(jī)中，在常溫下以3000-3500轉(zhuǎn)/份的速度進(jìn)行濕法球磨，球磨60-80分鐘后出料，繼續(xù)超聲分散30-40分鐘后倒入攪拌釜中，加入桐油、松節(jié)油、吐溫80，加熱至50-60℃，以600-800轉(zhuǎn)/份的速度攪拌分散50-60分鐘；
（3）將固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲與硅溶膠混合，以500-600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10-15分鐘后加入步驟（1）步驟（2）得到的產(chǎn)物以及其余剩余成分，繼續(xù)超聲分散15-20分鐘，即得。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明通過(guò)一定的工藝將甲醛、尿素、六亞甲基四胺進(jìn)行反應(yīng)生成預(yù)聚體，再通過(guò)與二羥甲基二羥基乙烯脲、硅溶膠、氯化鎂進(jìn)行復(fù)配，經(jīng)過(guò)超聲處理后可以形成溶膠型復(fù)合改性劑，其中Si-0-Si骨架結(jié)構(gòu)對(duì)改性劑體系起到穩(wěn)定作用，通過(guò)對(duì)木材進(jìn)行浸漬處理，可以顯著提高木材浸漬改性率，提高了木材的增重率；復(fù)合改性劑能夠在木材浸漬過(guò)程中很好的分散于木材的細(xì)胞壁微孔結(jié)構(gòu),在隨后的加熱干燥中與木材化學(xué)組分中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等發(fā)生原位凝膠聚合反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)最終使他們之間的官能團(tuán)可以連接形成共價(jià)鍵,共價(jià)鍵非常牢固,因而改性速生木材的抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強(qiáng)度都有很大的提高；同時(shí)復(fù)合改性劑還可以與木材的主要化學(xué)成分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素發(fā)生醚化反應(yīng),該類(lèi)反應(yīng)可以減少木材中親水性羥基,從而顯著降低了木材吸濕性。
本發(fā)明將堿式碳酸銅與堿式碳酸鋅通過(guò)檸檬酸銨進(jìn)行分散后與桐油、松節(jié)油進(jìn)行復(fù)配形成具有良好防腐功效的成分，通過(guò)處理均勻的分散在產(chǎn)品中，穩(wěn)定性好，用于速生木材的浸漬處理，本發(fā)明有效成分能夠很快的滲透到木材孔隙與細(xì)胞中，能與纖維素的羥基發(fā)生氫鍵締合，提高了產(chǎn)品的抗流失性；本發(fā)明安全無(wú)毒，性轉(zhuǎn)穩(wěn)定，滲透性能優(yōu)異，使得處理后的速生木材的力學(xué)性能與優(yōu)質(zhì)木材相媲美，而且降低了木材的吸水率，防腐性優(yōu)異，非常適合用在戶外等環(huán)境中，耐候性佳。
具體實(shí)施方式
一種用于速生木材改性的滲透性能好的復(fù)合防腐防水改性劑，由下列重量份（公斤）的原料制備制成：甲醛3、尿素2、六亞甲基四胺1.5、馬來(lái)酸酐0.02、醋酸適量、氨水適量、去離子水適量、固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲20、六水合氯化鎂1.5、硅溶膠10、堿式碳酸銅5、堿式碳酸鋅5、檸檬酸銨2.5、桐油2、松節(jié)油2.5、吐溫800.1。
所述一種用于速生木材改性的滲透性能好的復(fù)合防腐防水改性劑，由以下具體步驟制成：
（1）將甲醛、尿素、六亞甲基四胺放入反應(yīng)釜中，加入馬來(lái)酸酐，邊攪拌邊加熱至完全溶解，加入總量1.5倍量的去離子水，加熱至70℃，攪拌反應(yīng)3小時(shí)后用醋酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為7，結(jié)束反應(yīng)；
（2）將檸檬酸銨溶于10離子水中，攪拌至完全溶解，加入堿式碳酸銅、堿式碳酸鋅放入球磨機(jī)中，在常溫下以3000轉(zhuǎn)/份的速度進(jìn)行濕法球磨，球磨60分鐘后出料，繼續(xù)超聲分散30分鐘后倒入攪拌釜中，加入桐油、松節(jié)油、吐溫80，加熱至50℃，以600轉(zhuǎn)/份的速度攪拌分散50分鐘；
（3）將固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲與硅溶膠混合，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌10分鐘后加入步驟（1）步驟（2）得到的產(chǎn)物以及其余剩余成分，繼續(xù)超聲分散15分鐘，即得。
將速生木材加工成一定規(guī)格的單板，干燥至含水率為 6-10%，放入真空壓力浸漬罐中，抽真空至-0.01MPa 后，保持30-40分鐘，然后快速注入本發(fā)明改性劑，繼續(xù)保持40-50分鐘，之后加壓至0.89-0.9 MPa保持15-20分鐘；將板材取出后，置于室內(nèi)環(huán)境氣干至含水率低于30%，然后放入烘箱，先在80-90℃下干燥6-8小時(shí)，再在120-130℃下固化4-5小時(shí)，冷卻后出料得到改性后的速生木材。將改性后的速生木材與未改性木材進(jìn)行比較，絕干密度提高了67.2%，抗彎強(qiáng)度提高了63.8%，順紋抗壓強(qiáng)度提高了16.6%,終吸水率降低了34.2%。