[发明专利]一种新型改性木材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于木材材料领域，具体涉及一种新型改性木材及其制备方法。

背景技术

脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)的作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期树脂。1844年由B.Toiiens首次合成，直到1896年C.Goldschmidt等进行研究后首次使用；1929年德国染料公司(IG公司)获得UF树脂用于胶接木材的专利，其产品名叫Kanrit Leim，是一种能在常温固化胶接木材的UF树脂预聚体，因而引起人们的重视；1931年UF树脂首次在市场销售。此后，UF树脂在木材加工行业中得到了广泛应用和迅速发展。

我国脲醛树脂胶黏剂于1957年开始工业化生产，1962年成为胶合板生产的主要胶黏剂，基本上取代血胶和豆胶。目前，由于其制造简单、使用方便、成本低廉、性能优良，已成为我国人造板生产的主要胶种，也是世界各国木材工业，尤其是人造板材的主要胶种。据报道，日本80％的胶合板，几乎100％的刨花板，德国75％的刨花板，英国几乎100％的刨花板和我国80％以上的人造板都使用脲醛树脂胶黏剂。

脲醛树脂的合成主要采用两种工艺，即弱碱-弱酸-弱碱的传统工艺和强酸-弱酸-弱碱的低温合成工艺。

传统的生产工艺是尿素和甲醛在碱性介质中逐步转变为在酸性条件下的加成、缩聚而生成的线性树脂，反应过程比较复杂，受原料的配比、反应的pH值、反应温度和反应时间等因素影响较大。该技术合成的树脂由于亚甲基键或其它亲水性基团如-CH₂OH、-NH₂等的存在，从而使得树脂的耐水性、抗老化性能比较差。

木材浸渍填充改性是将一些填充或膨胀性能好，一定条件下能与木材成分发生反应或起到固定支撑作用的有机物、无机物通过浸注方式浸入到木材细胞内，经干燥去除木材中水分，再进行热处理使树脂因加热而固化，生成不溶于水的聚合物，沉积填充于细胞腔内，或与木材组分发生交联，起到填充、粘连、增强的作用，从而使木材密度增大，颜色加深，尺寸稳定性增强，强度增大，进而改变木材性能的一种方法。脲醛树脂胶作为改性木材填充物之一，通常将合成后的树脂浸渍或涂到木材内部或表面，经加压加热与木材胶结在一起。但是该工艺成本相对较高，操作繁琐，合成后的树脂分子量比甲醛、尿素大很多，在真空浸渍木材时，由于分子量的增大，不能保证树脂完全浸渍在木材内，不利于与木材形成交联反应及性能的改善。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型改性木材的制备方法，能够在木材内部实现树脂的合成及木材改性，进而提高木材的尺寸稳定性，耐腐性以及力学性；

本发明的目的还在于提供一种上述制备方法制备得到的新型改性木材。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种新型改性木材的制备方法，包括以下步骤：

(1)溶液A的配制：将甲醛溶液和尿素混合配制成溶液，并加入弱酸或酸性盐溶液调节pH值至4.5-5.0，得到溶液A；其中，甲醛溶液中的溶质甲醛与尿素的摩尔比为1.5:1-2:1。

(2)真空浸渍木材：首先将木材进行干燥，然后将干燥后的木材浸泡在溶液A中，并在真空度为0.09-0.1MPa的真空条件下对木材进行真空浸渍处理，真空浸渍处理的时间为20-40min，真空浸渍处理时的温度与室温保持一致。

(3)木材中树脂的合成：待步骤(2)木材在真空浸渍处理完成后，在10-15min内升温至43-47℃，进行加成反应，反应时间为5-10min，生成稳定的羟甲基脲，接着在25-35min内升温至83-87℃，进行缩聚反应，反应时间为5-6h，在木材内部生成以亚甲基键为主的，带有羟甲基团的脲醛树脂。

(4)干燥改性木材：继续调节温度至101-105℃，对缩聚反应后的木材进行干燥处理，处理时间为18-24h。

(5)冷却调湿：将干燥处理后的木材自然冷却至40-60℃，然后置于大气环境中，进行调湿处理，至木材含水率为7-10％，从而制备得到新型改性木材。

上述制备方法中，优选地，所述木材可以包括阔叶材和/或针叶材；更加优选地，所述阔叶材可以包括青皮杨、新疆杨和北京杨中的一种或多种的组合，所述针叶材可以为樟子松。

上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，配制溶液A时，温度控制在-5-1℃。

上述制备方法中，优选地，在步骤(2)中，真空浸渍处理的温度为15-20℃。