一种纳米铜改性低分子量酚醛树脂及其制备方法_2

文档序号:9270267阅读:来源:国知局
性木材,优选地,所述浸溃处理方法包括;将木材置于处理 罐中,抽真空至-0. 03~-0.lOMPa,保持该真空度10~40min,然后用浓度为15~35g/L 的所述纳米铜改性低分子量酪醒树脂水溶液浸溃处理,并逐步加压到0. 3~0.8MPa,该加 压过程持续4~化,卸压后将浸溃好的试样继续浸泡在处理罐中8~2化。
[0045] 本发明在合成水溶性低分子量酪醒树脂的同时,原位合成了纳米铜,使纳米铜均 匀地分散在水溶性低分子量酪醒树脂溶液中,该溶液有一定的粘度,抑制了纳米铜的团聚, 大大降低了纳米铜的制备成本,简化了制备工艺。该制备方法分为=个步骤:
[0046] (1)预聚合;该步骤的关键是控制聚合度,生成小分子量的酪醒树脂,通过分两批 加入催化剂氨氧化钢,W及控制反应温度在7〇-90°C,使生成酪醒树脂分子量在320~592。
[0047] (2)原位合成纳米铜;该步骤的关键是防止使纳米铜均匀分散防止团聚。一方面, 己二胺四己酸二钢和聚己締化咯烧酬作为金属馨合剂,可与铜离子络合提高分散性;另一 方面,作为溶剂的甲醒溶液中加入分散剂焦磯酸钢和络合剂酒石酸钟钢有助于溶液乳化和 体系稳定。
[0048] (3)再聚合:合成纳米铜后在60-100°C继续反应一段时间,使纳米铜与酪醒树脂 体系充分混合,并使游离态的甲醒、苯酪继续聚合。
[0049] 使用该混合溶液对人工林杉木进行真空高压浸溃处理,不仅省去了后期的表面密 实化步骤,简化了生产工艺、节约了能源,而且能使处理材的各项力学性质、尺寸稳定性、耐 久性都得到了较大的提高,与水溶性低分子量酪醒树脂(不含纳米铜)处理相比,木材的耐 腐性和冲击初性也得到了明显的提高,使该材料特别适用于户外家具及其它木制品的原材 料。
【具体实施方式】
[0050] 下面通过实施例进一步详细阐述本发明的制备方法。
[0051] 实施例1制备纳米铜改性低分子量酪醒树脂(一)
[0052]I.配置W下S种溶液:
[0053] 硫酸铜混合溶液:将37. 45g的硫酸铜溶于220g蒸馈水中,向该硫酸铜水溶液中加 入58g己二胺四己酸二钢和1. 5g聚己締化咯烧酬,用氨氧化钢水溶液调节抑至11;
[0054] 甲醒混合溶液:将75g的甲醒溶于40g蒸馈水中,向该甲醒水溶液中加入8g焦磯 酸钢和20g酒石酸钟钢;
[00巧]氨氧化钢溶液:配制200g浓度为40wt%的氨氧化钢水溶液。
[0056]II.向S口烧瓶内加入苯酪(150g)和甲醒(200g),水浴加热使混合物温度为40°C 后,加入浓度为40wt%的氨氧化钢溶液(15g)。随后将温度升至85°C,在一小时内加入 40wt%氨氧化钢溶液(20g),并保持温度在85°C左右,当温度超过90°C时用冷水冷却。氨氧 化钢溶液加完后,加入甲醒化8g),加完后使溶液保持90°C化。
[0057]III.将步骤II制备的预聚体溶液迅速冷却至60°CW下并加入步骤I配好的甲醒 混合溶液,揽拌均匀并用浓度为40wt%的氨氧化钢溶液调节pH至12,调pH在20min内完 成。接着在40°C、3000转/min揽拌下加入步骤I配好的硫酸铜溶液(硫酸铜与甲醒反应 产生氨气,须打开一个瓶口),并用酸度计监测反应液的抑值,补加氨氧化钢溶液W控制反 应液的抑在12,调抑在20min内完成,继续在该温度下反应0.化。
[0058]IV.将步骤III制备的纳米铜改性预聚体溶液在2000转/min揽拌下在0.化内将 反应液温度升至90°C,在此温度下继续反应0.化后迅速冷却至40°C时出料,获得纳米铜改 性低分子量酪醒树脂样品(一)。
[0059] 所得纳米铜改性酪醒树脂溶液为红褐色透明液体,pH值为11. 57 (温度25°C时测 量),粘度为18.8mpa.s炬ROOKFIELDAT85442),固体物含量为45%,聚合物W3到4个聚 合度为主,分子量多分布在456到592之间。
[0060] 实施例2制备纳米铜改性低分子量酪醒树脂(二)
[0061]I.配置W下S种溶液:
[0062] 硫酸铜混合溶液:将37. 45g的硫酸铜溶于187. 25g蒸馈水中,向该硫酸铜水溶液 中加入59. 92g己二胺四己酸二钢和1. 87g聚己締化咯烧酬,用氨氧化钢水溶液调节抑至11;
[0063] 甲醒混合溶液:将74. 90g的甲醒溶于26. 22g蒸馈水中,向该甲醒水溶液中加入 13.llg焦磯酸钢和20. 60g酒石酸钟钢;
[0064] 氨氧化钢溶液:配制224. 70g浓度为40wt%的氨氧化钢水溶液。
[0065]II.向S口烧瓶内加入苯酪(180g)和甲醒(262g),水浴加热使混合物温度为40°C 后,加入浓度为40wt%的氨氧化钢溶液(15g)。随后将温度升至85°C,在一小时内加入 40wt%的氨氧化钢溶液(30g),并保持温度在85°C左右,当温度超过90°C时用冷水冷却。氨 氧化钢溶液加完后,加入甲醒化7. 41g),加完后使溶液保持90°C化。
[0066]III.将骤II制备的预聚体溶液迅速冷却至60°CW下并加入步骤I配好的甲醒混 合溶液,揽拌均匀并用浓度为40wt%的氨氧化钢溶液调节抑至11,调抑在20min内完成。 接着在60°C、3000转/min揽拌下加入步骤I配好的硫酸铜溶液(硫酸铜与甲醒反应产生 氨气,须打开一个瓶口),并用酸度计监测反应液的抑值,补加氨氧化钢溶液W控制反应液 的抑在11. 5,调抑在20min内完成,继续在该温度下反应0.化。
[0067] IV.将步骤III制备的纳米铜改性预聚体溶液在3000转/min揽拌下在0.化内将 反应液温度升至90°C,在此温度下继续反应0.化后迅速冷却至40°C时出料,获得纳米铜改 性低分子量酪醒树脂样品(二)。
[006引所得纳米铜改性酪醒树脂溶液为红褐色透明液体,pH值为11. 07 (温度25°C时测 量),粘度为13.8mPa.s炬ROOKFIELDAT85442),固体物含量为40%,聚合物W2到4个聚 合度为主,即分子量W456为主,多分布在320到592之间。
[0069] 实施例3纳米铜改性低分子量酪醒树脂改性木料
[0070] -、纳米铜改性低分子量酪醒树脂浸溃木料
[0071] 将实施例1、2制备的样品(一)和样品(二)配制成酪醒树脂浓度为25g/L的水 溶液。处理采用真空高压浸溃的方法,将木材置于处理罐中,抽真空至-0. 〇3MPa,保持该真 空度30min,然后用浓度为25g/L的所述纳米铜改性低分子量酪醒树脂水溶液浸溃处理,并 逐步加压到0. 5MPa,该加压过程持续化,卸压后将浸溃好的试样继续浸泡在处理罐中16h。 浸溃后气干至含水率16%左右,然后烘箱烘干称重,获得纳米铜改性低分子量酪醒树脂改 性木料。
[007引二性能测试
[007引 (1)抗压强度
[0074] 实验方法:按照国标GB1935-91测定木材的顺纹抗压强度。
[0075] 实验步骤;木料选取人工林杉木的边材区域,将试样按顺序银解成20*20*30 (L) mm,5组共15个样本,一组样品原则上是来自于同一段木材的相邻位置。在所有试样中,处 理组试样A和B分别为W上步骤一用实施例1和2制备的树脂溶液浸溃获得的木料,对照 组样品不处理。抗压测试前置于恒温恒湿箱中调节含水率至12%,按照国标GB1935-91进 行相关试验和测试。
[0076] 表1杉木顺纹抗压强度测试数据
[0077]
[0078]测试结果如表1所示,结果说明处理后试样的抗压强度比未处理高了 20% -30%。 [007引 似冲击初性
[0080] 实验方法:按照国标GB1940-91测定木材的冲击初性。
[0081] 实验步骤;选取人工林杉木的边材区域,将试样按顺序银解成20*20*300 (L)mm,6 组共24个样本,一组样品原则上是来自于同一段木材的相邻位置。在所有样品中,1、5、9、 13、17、21号样品为水溶性低分子量酪醒树脂(该树脂制备方法与纳米铜改性的树脂制备 方法类似,仅需省去步骤I和III,2、6、10、14、18、22号样品为实施例1制备的纳米铜改性 水溶性低分子量酪醒树脂处理组,3、7、11、15、19、23号样品为实施例2制备的纳米铜改性 水溶性低分子量酪醒树脂处理组,其余6个样品不处理作为对照组。冲击初性测试前置于 恒温恒湿箱中调节含水率至12%。随后,按照国标GB1940-91进行相关试验。
[0082]表2
[0083]
[0084]
[0085] 测试结果如表2所示,结果说明纳米铜改性水溶性低分子量酪醒树脂处理后,试 样的冲击初性比水溶性低分子量酪醒树脂处理提高了10%左右。
[008引 做抗湿胀性测试
[0087] 实验方法:按照国标GB1934. 2-91测定木材的抗涨缩率
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