[发明专利]用硅溶胶制备强化木材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用硅溶胶制备强化木材的方法，尤其是采用硅溶胶浸渍木材的制备技术。

背景技术

目前中国家具和地板行业产值位居世界第一，而高档的家具和地板行业主要是以实体木材为原料，这些原料多为具有高强度和良好尺寸稳定性的木材。随着人们对实体木材的需求日益增加，而可供消耗的高强度木材逐渐减少。近年来，我国供应的木材资源主要是人工林木材，这些木材的材质较差，强度低，且强度差异性较大，难以直接用作实木加工使用。为此，近年来常采用浸渍处理的方法来提高木材材质，提高其强度、硬度和抗皱缩性能。

浸渍处理，是指将浸渍液压入到木材内部，然后通过加热使处理液固化并沉积在木材内的过程。如中国专利ZL200810013225.5“合成树脂浸渍木材改性的工艺方法”、中国专利ZL201010214843.3“合成树脂浸渍木材改性的工艺方法”和美国专利USD4031276“酚醛树脂浸渍制备强化木材”(Preparation of densified wood impregnated with phenolic resins)。

以上方法的浸渍处理液均为合成树脂或改性的合成树脂(酚醛树脂)。通过浸渍处理和干燥固化后，合成树脂大部分沉积和填充在木材的细胞腔中，只有很少量的进入木材的细胞壁中。而木材是一种多孔状、层次状、各向异性的非均质天然高分子复合材料，其超微结构是由不同厚度的层次组成的细胞壁，该细胞壁的性能才是决定木材性能的主要因素。因此，合成树脂物理填充在细胞腔中的处理方法对木材强度和尺寸稳定性的改善是有限的。此外，由于木材细胞壁上的空隙直径为1～50纳米，浸渍处理的合成树脂很少能进入木材的细胞壁壁层内，达到整体木材整体浸润的效果，易造成产品性能不均匀等问题。再者，进入木材细胞腔中的合成树脂本身的强度和硬度分别为3.1GPa和0.1GPa，远低于未处理木材细胞壁的强度和硬度，所以，即使少量合成树脂进入了木材细胞壁内，对木材强度和硬度的作用也不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种用硅溶胶制备强化木材的方法，主要是用硅溶胶作为浸渍处理液代替常规的合成树脂或改性的合成树脂(酚醛树脂)，并且进行浸渍增强处理，使大量的硅溶胶沉积在木材的细胞壁壁层。

本发明的目的是这样实现的：

一种用硅溶胶制备强化木材的方法，它的步骤是：

1)硅溶胶原料的选取：选取硅溶胶pH(氢离子浓度指数)值为8～11，密度为1.15～1.35g/cm³，二氧化硅含量在10％～35％，二氧化硅的粒径集中在5～40纳米之间的碱性硅溶胶；

2)硅溶胶调配：将硅溶胶用盐酸调配，将硅溶胶pH值调节到6.5～7.5，获得硅溶胶浸渍处理液；

3)浸渍增强：将含水率为8％～30％的木材放入浸渍处理罐中，向浸渍处理罐第一次抽真空10～30分钟，真空度为-0.080兆帕～-0.095兆帕，然后注入硅溶胶浸渍处理液，进行施压处理，施加压力为0.8兆帕～1.5兆帕，保持30～60分钟，然后解除压力，将压力浸注罐中的硅溶胶处理液返回到溶液贮槽中；再进行第二次真空处理，真空度为-0.080兆帕～-0.095兆帕，处理时间为5～20分钟；最后取出经浸渍处理的木材；

4)养生：将上述浸渍处理后的木材放于室温条件下堆放24小时以上，层间放置木隔条；

5)分级干燥：将养生后的木材放入烘箱中，在该木材间放置隔条；先在30℃的温度下强制对流干燥3～6小时，再升温至80℃，强制对流干燥1～6小时，然后升温至100～105℃，强制对流干燥3～6小时，最后取出强化改性木材。

所述硅溶胶原料的选取：选用市售的碱性硅溶胶，该硅溶胶的pH值为8，密度为1.21g/cm³，二氧化硅含量为25％，二氧化硅颗粒的粒径集中在8～20nm之间。

所述硅溶胶调配：硅溶胶pH值为7.22。

所述浸渍增强处理：将含水率为15％的人工林杉木木材放入浸渍处理罐中，向浸渍处理罐抽真空10分钟，真空度为-0.095兆帕。

所述分级干燥：将养生后的木材在30℃的温度下强制对流干燥5小时，再升温至80℃，强制对流干燥4小时，然后升温至103℃，强制对流干燥5小时。

本发明的目的有益效果是：由于硅溶胶价格低廉，且稳定性极高，木材产品成本降低，又，硅溶胶中二氧化硅胶粒的粒径较小，且进入木材制备的复合木材性能均匀，木材细胞壁的力学性能明显改善，使木材产品的强度和硬度大为提高。

具体实施方式

下面结合典型实施例对本发明作进一步说明。