专利名称：提高木材整体疏水性的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高木材整体疏水性的方法，尤其适用于要求更加环保的试剂和工艺，并适合室内用途木材的整体疏水化处理的方法。
背景技术：
目前，提高木材的尺寸稳定性是扩大木材使用范围，延长木材使用寿命，增加木产品附加值的迫切要求。近几十年来，国内外已通过热处理、填充疏水聚合物以及化学修饰等方式来提高木材的尺寸稳定性，并已证明使用烷基类化合物对木材内部进行疏水化修饰是提高木材疏水性和尺寸稳定性的有效手段。如乙酰化木材，商品名为Accoya Wood (固雅木)。乙酰化木材是以乙酸酐为原料，充分混合后进行化学反应，使木材细胞壁上的羟基被乙酰基取代，得到乙酰化木材。乙酰化木材的尺寸稳定性可明显提高。但是其处理过程条件要求苛刻，需要高温高压处理，以及会产生有毒副产物，因此多为室外用材。因此，研究开发新的更加环保的试剂和工艺并适合室内用途满足现在的市场需求，具有广阔的应用前
旦
O通过文献调研，国外受造纸上使用AKD乳液的启发，已将其的使用范围扩展到了对木材表面的疏水改性，可以提高水滴在木材表面的接触角到100度以上。如，专利 W02005009700 Al (Treatment of thermally modified wood)，是通过使用丙酮有机溶剂溶解AKD制备处理液，表面涂刷或浸泡热处理过的木材，然后经干燥(100 140°C，15 60min)制备疏水化的热处理木材，其表面的水接触角可以提高到90 100°。在这项专利中使用的木材是经热处理后的木材，木材热处理是指木材在高于100°C的温度下的改性处理，尽管热处理后可以降低木材的纤维饱和点，提高木材的尺寸稳定性和疏水性，同时其提高的只是木材表面的疏水性，对于更重要的木材内部的疏水性并没有涉及。而木材表面的疏水性提高并不能改善其内部的尺寸稳定性，木材内部的疏水性才是提高木材耐久性能的重要因素。且经这项专利处理后的木材由于是热处理木材，所以还会出现木材的彩色较深、 强度下降等缺失。
发明内容
本发明的目的在于提出一种提高木材整体疏水性的方法。它是先将疏水试剂烷基烯酮二聚体(Alkyl Ketene Dimer(AKD))配置成一定质量浓度的正己烷溶液，而后利用真空加压浸渍设备，对木材进行高压浸渍处理，使AKD进入木材的内部，最后才通过加热处理，使AKD与木材内的纤维素发生化学反应，在木材内细胞壁上具有疏水性，从而使木材内部也具有一定疏水特性。本发明所采用的技术方案是一种提高木材整体疏水性的方法，它的步骤为1)疏水剂的常温溶剂化将疏水化试剂烷基烯酮二聚体用正己烷配成2 10 100质量浓度的烷基烯酮二聚体/正己烷溶液；
2)真空加压浸渍处理先让木材在浸渍罐中真空度为-0. 09兆帕下保持15分钟 60分钟，然后将2 10 100质量浓度的烷基烯酮二聚体/正己烷溶液吸入浸渍罐内，加压至1. 0兆帕 3. 0兆帕，并在高压状态下保持0. 5小时 4小时；3)干燥处理将浸渍处理后的木材在100°C 120°C温度加热干燥1小时 5小时。所述浸渍处理前木材的初含水率不高于10%。所述烷基烯酮二聚体/正己烷溶液质量浓度为5 100。所述2 10 100质量浓度的烷基烯酮二聚体/正己烷溶液吸入浸渍罐内，加压至1.0兆帕，并在高压状态下保持1小时。本发明的有益效果是由于采用正己烷有机溶剂溶解AKD粉末制备了改性处理剂，避免了传统的乳液方法中大量存在的水会使AKD失效的弊端；又由于采用真空加压浸渍工艺将疏水剂带入木材的内部，使木材从表面到内部所有的细胞壁均具有疏水性，达到了木材整体疏水效果，从而根本上改善了木材的尺寸稳定性。
具体实施例方式下面结合典型实施例对本发明作进一步说明。本发明的一种提高木材整体疏水性的方法，其步骤如下(1)疏水剂的常温溶剂化将疏水化试剂烷基烯酮二聚体(Alkyl Ketene Dimer(AKD))用正己烷配成2 10 100质量浓度的AKD/正己烷溶液。通过正己烷有机溶剂将疏水剂AKD粉末常温溶剂化，疏水化木材的水接触角可以提高到120°以上。并通过真空-加压浸渍将疏水剂带入木材的内部，这样既实现了 AKD的常温溶剂化，又避免了传统的乳液方法中大量存在的水会使AKD失效的弊端，即AKD与水接触发生副反应。本方法制备的疏水化木材显著提高了疏水性能，并达到整体疏水化的效果，同时，处理后的木材保持了木材的原材色，且木材的强度不会降低。譬如称取AKD粉末150kg，和正己烷有机溶剂混合，充分搅拌后配制成质量浓度为5% (5 100质量浓度的AKD/正己烷溶液)AKD/正己烷溶液15000kg。(2)真空加压浸渍处理先让木材在浸渍罐中真空度为-0. 09兆帕下保持15分钟 60分钟，然后将2 10 100质量浓度的AKD/正己烷溶液吸入浸渍罐内，加压至1.0 兆帕 3. 0兆帕，并在高压状态下保持0. 5小时 4小时。通过上述真空-加压浸渍将疏水剂带入木材的内部，这样避免了传统的乳液方法中大量存在的水会使AKD失效的弊端， 同时疏水剂可以均勻的和木材发生反应。上述的木材的初含水率限制在不高于10%。譬如将含水率为8 %的杉木板材放入真空-加压浸渍罐内，先抽真空，使真空度达到-0.09兆帕，并保持这个真空度15分钟。然后将配好的AKD溶液吸入浸渍罐内，并加压力至1.0兆帕，在此压力下保持1小时。而后将卸除，将杉木板材取出，置于通风橱内室温放置M小时以上，使正己烷自然挥发。(3)干燥处理将浸渍处理后的木材在100°C 120°C温度加热干燥1小时 5小时。使疏水试剂与木材中的纤维素反应，使木材从表面到内部所有的细胞壁均具有疏水性。譬如将处理后的杉木板材放于干燥箱内，于110°C下加热反应3小时。制得具有整体疏水性能的杉木板材。采用本方法制备的整体疏水化杉木板材任意位置的水接触角均大于120°。本发明的特点如下一是，由于采用正己烷有机溶剂溶解AKD粉末制备了改性处理剂，避免了传统的乳液方法中大量存在的水会使AKD失效的弊端；二是，由于采用真空加压浸渍工艺将疏水剂带入木材的内部，使木材从表面到内部所有的细胞壁均具有疏水性，达到了木材整体疏水效果，从根本上改善了木材的尺寸稳定性。本方法制备的疏水化木材显著提高了疏水性能，并达到整体疏水化的效果，疏水化木材的水接触角可以提高到120°以上。同时，处理后的木材保持了木材的原材色，且木材的强度不会降低。因此，上述制备整体疏水化木材的方法具有工艺简单，疏水化性能优异，易于工业化生产的特点。
权利要求
1.一种提高木材整体疏水性的方法，其特征在于，它的步骤为1)疏水剂的常温溶剂化将疏水化试剂烷基烯酮二聚体用正己烷配成2 10 100质量浓度的烷基烯酮二聚体/正己烷溶液；2)真空加压浸渍处理先让木材在浸渍罐中真空度为-0.09兆帕下保持15分钟 60分钟，然后将2 10 100质量浓度的烷基烯酮二聚体/正己烷溶液吸入浸渍罐内，加压至1. 0兆帕 3. 0兆帕，并在高压状态下保持0. 5小时 4小时；3)干燥处理将浸渍处理后的木材在100°C 120°C温度加热干燥1小时 5小时。
2.如权利要求1所述的一种提高木材整体疏水性的方法，其特征在于所述浸渍处理前木材的初含水率不高于10%。
3.如权利要求1所述的一种提高木材整体疏水性的方法，其特征在于所述烷基烯酮二聚体/正己烷溶液质量浓度为5 100。
4.如权利要求1所述的一种提高木材整体疏水性的方法，其特征在于所述2 \10 100质量浓度的烷基烯酮二聚体/正己烷溶液吸入浸渍罐内，加压至1.0兆帕，并在高压状态下保持1小时。
全文摘要
本发明涉及一种提高木材整体疏水性的方法。先用正己烷将疏水试剂烷基烯酮二聚体(AKD)溶解，配成2～10∶100质量浓度的溶液；然后在真空-高压浸渍工艺中，先让木材在真空度为-0.09兆帕下保持15分钟～60分钟，然后将2～10∶100质量浓度的AKD正己烷溶液吸入浸渍罐内，加压至1.0兆帕～3.0兆帕，并在高压状态下保持0.5小时～4小时；最后将处理后的木材在100℃～120℃温度加热1小时～5小时。使AKD与木材中的纤维素发生化学反应，制成木材内外均有疏水性的功能木材。从而，具有处理工艺简单，疏水效果显著，是提高木材整体疏水性能的新方法。
文档编号B27K3/50GK102554991SQ20121003288
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者何盛, 傅峰, 卢克阳, 史增谦, 彭立民, 林兰英, 梁善庆, 王思群, 陈志林 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所