多孔材料(如纤维素材料)需加以保护以防止昆虫侵袭、腐烂以及浸水，从而有助于保存纤维素材料的物理特性。这类纤维素材料的一个实例是木材。已知多种处理剂以及保藏方法可保藏纤维素材料。
现代保藏方法通常涉及用处理剂压力处理纤维素材料。压力处理通常使得处理剂渗入纤维素材料的整个多孔结构中。处理剂通常是一种为了赋予纤维素材料所要物理特性而选择的化合物。举例来说，提高纤维素材料硬度、增加纤维素材料耐水性以及改善纤维素材料尺寸稳定性的处理剂是令人感兴趣的。木材在水中能够吸收高达其重量的100％，从而引起木材膨胀，这使得在通过蒸发失去水之后，引起木材收缩。这个水吸收/蒸发过程是不均一的且在木材中产生内应力，导致裂开、翘曲、弓形、弯曲、扭曲、卷曲等。另外，水能够充当使纤维素材料降解的生物体(诸如昆虫或真菌)的路径。驱赶昆虫或使真菌形成减到最少或改善纤维素材料整体耐久性的处理剂是令人感兴趣的。此外，处理剂能够改进抗风性、紫外辐射抗性、高温和低温下的稳定性、抗害虫性、耐火性以及可能影响纤维素材料物理特性的其它问题。
期望一种改进的纤维素材料处理剂。
技术实现要素：
一种用于制备经处理纤维素材料的方法，其包含：提供纤维素材料；处理方案，其包含用包含聚丁烯和稳定剂的水分散液浸渍所述纤维素材料。
具体实施方式
如本文所用，术语“多孔材料”是指可渗透的材料，以使得流体可借助于孔隙或其它通道而流经其中。多孔材料的一个实例是纤维素材料。多孔材料的其它实例包括石头、混凝土、陶瓷和其衍生物。如本文所用，术语“纤维素材料”是指包括纤维素作为结构组分的材料。纤维素材料的实例包括木材、纸、纺织品、绳索、颗粒板以及其它生物和合成材料。如本文所用，木材包括实木以及所有木材复合材料(例如，硬纸板、工程化木制品等)。纤维素材料一般具有界定多个孔的多孔结构。
如本文所用，除非另外指明，否则短语“分子量”是指重量平均分子量。在某些情况下，通过凝胶渗透色谱法(gelpermeationchromatography，gpc)测量分子量。
“经处理纤维素材料”是一种已经用处理剂处理以改性纤维素材料特性的纤维素材料。经处理剂改性的特性包括(但不限于)增强的疏水性、尺寸稳定性、抗真菌性、抗昆虫性、硬度、表面外观、uv稳定性、防火性以及可涂布性。通过降低水吸收和蒸发速率来增强纤维素材料的疏水性可提供其它辅助益处，如尺寸稳定性，从而降低膨胀和收缩的内应力。
“处理剂”是当与纤维素材料组合时使纤维素材料的特性改性的物质。在一种情况下，处理剂包含水分散液，所述水分散液包含聚丁烯和稳定剂。将处理剂施加到纤维素材料中。一种将处理剂施加到纤维素材料的方法是通过使用压力处理进行浸渍。在一个例子中，聚合物作为分散液的一部分施加到纤维素材料中。已知施加处理剂的其它方法，如刷涂、喷涂、浸涂、浸泡以及挤压。在施加之后，处理剂将渗入纤维素材料的至少一部分孔中。
在一种情况下，聚丁烯包含由丁烯单体形成的烯烃聚合物，所述丁烯单体包括1-丁烯、2-丁烯和异丁烯。在一种情况下，选择分子量小于3000的聚丁烯。在一种情况下，选择分子量小于2000的聚丁烯。在一种情况下，选择分子量小于1500的聚丁烯。在一种情况下，选择分子量小于1000的聚丁烯。在一种情况下，选择分子量大于300的聚丁烯。
在一种情况下，聚丁烯是水分散液的组成部分。在一种情况下，分散液为包含聚合物、水以及稳定剂的介质。制备水分散液使得分散液中的悬浮颗粒尺寸适于穿过纤维素材料孔隙以便分散于整个纤维素材料中。在一种情况下，水分散液中固体的平均粒度大于0.01微米。在一种情况下，水分散液中固体的平均粒度小于50微米。在一种情况下，水分散液中固体的平均粒度小于4.0微米。在一种情况下，水分散液中固体的平均粒度小于3.0微米。在一种情况下，水分散液中固体的平均粒度小于2.0微米。制备水分散液，使得水分散液的粘度适于渗透纤维素材料的孔以在整个纤维素材料中分布。在一种情况下，水分散液的粘度在环境温度下小于100,000cp。在一种情况下，水分散液的粘度在环境温度下小于1,000cp。在一种情况下，水分散液的粘度在环境温度下小于500cp。在一种情况下，分散液还包含一种或多种添加剂。在一种情况下，水分散液中所存在的任何固体都保持在稳定悬浮液中并且可被分散液携带到纤维素材料的孔中。在一种情况下，分散液的聚丁烯含量为1到75重量％。在一种情况下，分散液的固体含量为5到75重量％。在一种情况下，分散液的固体含量为5到55重量％。在一种情况下，分散液的固体含量为10到50重量％。在一种情况下，分散液的固体含量为15到45重量％。在一种情况下，分散液的固体含量为20到40重量％。
稳定剂为使水分散液稳定的物质。在一种情况下，稳定剂为表面活性剂。举例来说，合适的表面活性剂可为非离子或阴离子。非离子表面活性剂的实例包括：烷氧基化醇、烷氧基化烷基酚、脂肪酸酯、胺以及酰胺衍生物、烷基聚葡糖苷、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、多元醇以及烷氧基化多元醇。举例来说，非离子型表面活性剂是可商购自陶氏化学公司的tergitoltml-62。阴离子表面活性剂的实例包括：烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、硫酸化烷醇酰胺、α烯烃磺酸盐、木质素磺酸盐、磺基琥珀酸盐、脂肪酸盐以及磷酸酯。举例来说，阴离子型表面活性剂为可商购自陶氏化学公司的dowfaxtmc10l。在一种情况下，稳定剂适用于在高达200℃的温度下处理。在一种情况下，表面活性剂在分散液中的浓度为0.1到20％。在一种情况下，表面活性剂在分散液中的浓度为1到10％。稳定剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或两者的混合物。
将处理剂与纤维素材料组合。在一种情况下，如本文所述，处理剂通过压力处理引入纤维素材料中。在另一情况下，处理剂通过所属领域中已知的其它技术引入纤维素材料中，例如刷涂、浸涂、浸泡、喷涂以及挤压。处理剂变得浸入纤维素材料的至少一部分孔隙中，且由此增加了纤维素材料的重量。在一种情况下，处理剂(聚丁烯与稳定剂的组合)使纤维素材料的重量增加了5％到大于100％(如将纤维素材料干燥之后所计算)。
在一种情况下，处理剂包含一种或多种添加剂。添加剂可作为含有聚合物的分散液的一部分包括，或可以与其分开被包括。已知使经处理纤维素材料添加特性的添加剂是适合的，如阻燃剂、分散剂和/或染料。举例来说，添加剂可以是有机化合物、金属化合物或有机金属化合物。在一种情况下，添加剂为改善聚合物对木材的润湿或渗透的材料，例如在分散液中稳定的溶剂。添加剂的实例包括溶剂、填充剂、增稠剂、乳化剂、分散剂、缓冲剂、颜料、渗透剂、抗静电剂、气味物质、腐蚀抑制剂、防腐剂、渗硅剂、流变改性剂、抗沉降剂、抗氧化剂、光学增亮剂、聚结剂、杀生物剂以及消泡剂。这类填充剂可包括二氧化硅、ca(oh)2或caco3。另外，处理剂可以与木材防腐剂结合使用，所述木材防腐剂含有例如铜-氨、铜-胺、铜-氨-胺复合物、季铵化合物或其它系统。举例来说，处理剂可以与碱性铜-季铵(alkalinecopper-quaternaryammonium；acq)防腐剂系统一起使用。处理剂还可以与使用锌盐或含硼化合物的木材防腐技术一起使用。任选地，可以向处理剂中添加其它添加剂，如杀昆虫剂、杀白蚁剂以及杀真菌剂。在一种情况下，添加剂作为分散液的一部分包括并且与其形成稳定悬浮液。在一种情况下，利用压力处理将纤维素材料制备为经处理纤维素材料。用以压力处理纤维素材料的压力可以高于或低于大气压力。在一种情况下，压力低于环境压力，例如0.0001到0.09mpa(0.75到675mmhg)。在另一情况下，压力高于环境压力，例如0.1至1.7mpa(750至12750mmhg)。据设想所属领域中已知的压力处理方法适于用处理剂浸渍纤维素材料。压力处理的温度可以在一定温度范围内(例如环境温度至150℃)进行。
在一种情况下，根据处理方案制备经处理纤维素材料。在一种情况下，处理方案包含用水分散液浸渍纤维素材料，所述水分散液包含聚丁烯和稳定剂。所述处理方案包含以下步骤中的一个或多个：(a)在容器中沉积纤维素材料；(b)将容器在真空中保持5至60分钟；(c)将包含聚丁烯和稳定剂的水分散液引入到容器中；(d)将容器加压到1.03mpa保持5至60分钟；(e)排出过量水分散液；(f)任选地通过真空去除过量水分散液；以及(g)将纤维素材料在20至60℃下风干24至48小时。
若干个干燥步骤可以在一系列温度下进行，其中风干步骤的持续时间与温度成比例。适合的风干温度在室温(约20℃)与180℃之间。干燥可以在空气中、在氮气中或其它合适的气氛中进行。
在一种情况下，处理方案的产物为涂布有防水剂涂料的表面。合适的表面涂料的实例为聚氨基甲酸酯。
利用水浸测试，根据美国木材保护协会标准e4-11程序(《经压力处理的木材的拒水性标准测试方法(standardmethodoftestingwaterrepellencyofpressuretreatedwood)》)测定经处理纤维素材料的拒水性。水浸测试涉及：首先，提供包含如本文所述制备的经处理纤维素材料的经处理薄片，与包含根据本文所述第一处理方案处理(但其中分散液用蒸馏水替换)的纤维素材料的对照薄片；第二，测量经处理薄片和对照薄片两者的切向尺寸，以得到初始切向尺寸(t1)(其中切向尺寸垂直于纤维素材料的颗粒方向)；第三，将经处理薄片和对照薄片两者都放入维持在65±3％相对湿度和21±3℃的调节室中，直到实现恒重；第四，将经处理薄片和对照薄片两者都浸没于24±3℃的蒸馏水中30分钟；和第四，从水中移出后，测量经处理薄片和对照薄片两者的切向尺寸，以得到后切向尺寸(t2)。
don是指聚合物中羧酸官能团的中和度。
各单独薄片(经处理薄片和对照薄片两者)的膨胀百分比(s)计算如下：
在本文中的每个实例中，对照薄片的膨胀百分比对于初始测试为4.7％，并且在实验阶段中的浸出测试程序之后浸出木材薄片之后为6.75％。
拒水效率(water-repellencyefficiency；wre)用于确定处理剂向经过处理的纤维素材料增加拒水特性的有效性。wre经计算为：
s1是指未处理过的薄片的膨胀百分比；s2是指经过处理的薄片的膨胀百分比。根据e4-11，对于大多数户外应用，75％的最小wre为优选的。
以下实例示出了本公开的某些方面，但本发明的范围不限于以下实例。
实例1：使用tergitoltm15-s-12的聚丁烯24的分散液
将200g获自美国德州石化公司(soltexinc.)的聚丁烯24(重量平均分子量950，通过凝胶渗透色谱法(gpc)测定)和10g来自陶氏化学公司的tergitol15-s-12称入聚乙烯烧杯中。在室温下使用科勒斯(cowles)叶片在约2000的rpm下将烧杯的内容物搅拌1-2分钟以获得均匀混合。在保持搅拌的同时，向此混合物中以约3毫升/分钟的速率历时10分钟加入水。以约20毫升/分钟的速率添加额外170ml的水以获得分散液。
使用coulterls320测量的分散液粒度为1.09微米，并且分散液固体百分比为56.8％。使用水将合成分散液稀释到30％浓度以用于木材处理。
实例2：具有empicolesb70的聚丁烯24
将100g获自美国德州石化公司的聚丁烯24和7g由亨兹曼制造的empicolesb70(月桂醇醚硫酸钠+2eo)称入聚乙烯烧杯中。在室温下使用科勒斯(cowles)叶片在约1800的rpm下将烧杯的内容物搅拌1-2分钟以获得均匀混合。在保持搅拌的同时，向此混合物中以约3毫升/分钟的速率历时6分钟加入水。以约10毫升/分钟的速率添加额外42ml的水以获得最终分散液。
使用coulterls320测量的分散液粒度为700nm，并且分散液固体百分比为57％。使用水将合成分散液稀释到30％浓度以用于木材处理。
处理程序
各自使用在实例1和2中制备的分散液压力处理南方黄松薄片。将每个木块(4cm×2cm×0.5cm)在抽空的parr反应器中通过环下压半小时，然后吸入80ml的对应分散液。将反应器在氮气下加压到150psi并维持60min。随后将每个木块放置在烘箱中，在60℃下风干48h。
通过在60℃下用去离子水将每个经处理木块洗涤8小时来进行浸出测试。将浸出木材薄片在60℃的空气烘箱中干燥过夜。然后按照awpase4-11程序进行干燥木材的尺寸稳定性，结果列于表1中。
如上表所展示并且在不受理论限制的情况下，使用包含聚丁烯和稳定剂的水分散液围绕木材孔形成保护层，这将木材对水的吸收减到最少，因此提供相比于尚未用包含聚丁烯和稳定剂的水分散液处理的木材，显著更长的尺寸稳定性时段。此外，处理剂未被水显著浸出。