[发明专利]一种改善超高温热处理木材性能的方法

说明书

技术领域

本发明属木材改性领域，具体是一种改善超高温热处理木材性能 的方法。

背景技术

木材以其独特的色、纹、质、香等特性受到人们的喜爱，在日常 生活和生产建设中得到广泛的应用。但是，木材作为一种生物质材料， 容易被各种生物败坏因子侵害而自然降解，降低其利用价值。为了延 长木材的使用寿命，人们采取各种手段对木材进行处理，以增强木材 抵抗腐朽、虫蛀、长霉、变色等生物败坏因子的性能。当前最常用的 处理方法是使用特定配制的防腐剂，对木材进行处理，通过化学药剂 的作用，阻止腐朽菌、霉菌、蛀虫、变色菌等对木材的侵害。

随着对环保问题的重视，不使用防腐剂处理，而采用高温热处理 方法对木材进行改性的研究逐渐兴起，并日益广泛应用。热处理是以 蒸汽、惰性气体、热油等作为介质，在200℃左右的高温条件下对木 材进行处理，使木材的化学组分和物理性能发生变化，达到改善其理 化性能的效果。早期的木材热处理工艺探索始于美国，1930年至1950 年间的研究发现热处理可以有效降低木材的吸水性，改进木材的干缩 湿涨性能，但是因处理后木材机械强度降低太多而没有商业化。近年 来，人们对热处理木材的性能和处理工艺做了深入的研究，根据一些 研究结果显示，热处理可显著改善木材的尺寸稳定性，与未处理木材 相比，平衡含水率大大降低，尺寸稳定性提高，耐腐朽性能明显改善， 木材颜色变深，外观呈典雅的深褐色，深受消费者欢迎。

目前，芬兰、荷兰、德国、法国等国家已有比较成熟的木材热处 理工艺，分别采用水蒸汽、惰性气体、油或水蒸气与惰性气体的混合 气作为传热介质和保护介质，各个国家的处理工艺方法各异，各有特 点。在国内，自2005年起有少量的高温热处理木材生产，并有相关 的技术发明问世。2006年，顾炼百等人(CN 1868704A)公开了发明 “木材炭化处理方法”。同年，李贤军、刘永前(CN 100500401C) 公开了发明“木材的高温水热处理方法”。之后，方远进(CN 101007412A)，鲍滨福等人(CN 101069972A)，周永东等人(CN 101224593A)分别发明了不同的木材热处理方法。

但是木材热处理后也有其自身的缺点，最显著的问题是木材力学 强度的降低。人们采用多种不同的工艺对各种木材进行热处理，处理 后的研究结果显示，木材的力学性能损失在20％～50％，处理温度越 高、时间越长，力学性能的降低就越大，剧烈的处理条件甚至使木材 失去利用价值。但是，如果温度低、时间短，则不足以达到木材改性 的效果。同时，研究结果显示，热处理对提高木材的防虫、防霉性能 没有改善，热处理后木材依然会被白蚁、霉菌等严重侵害。

当前的研究集中在对热处理工艺进行改进，以取得较好的尺寸稳 定性、耐久性，同时尽量减少强度的损失。2007年，刘磊等人(CN 101468479A)发明了一种热处理木材方法，其特点是在热处理后期， 将处理罐抽真空，通入硼酸三甲酯等，在80～120℃条件下处理40～ 70min，然后再通入水蒸气。据报道，使用这种热处理方法可提高木 材的耐腐、防虫性能，并降低热处理造成的强度损失。但是此方法的 处理工艺较复杂，所使用的药剂和工艺成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种改善超高温热 处理木材性能的方法，利用硼化物对木材热处理前进行前处理，从而 避免或降低木材在高温热处理中的强度损失，提高热处理木材的应用 价值。

本发明采用前处理的方法，在热处理前使用安全环保的防腐、防 虫剂——硼化物对木材进行处理。将硼化物配制成水溶液，易于处理、 成本低廉，药剂载药量易于控制。硼化物在热处理时可对木材起到保 护的作用，减缓半纤维素等的降解，从而降低热处理造成的强度损失， 并且硼化物的加入亦可弥补热处理木材不耐虫蛀的缺陷，拓展其应用 领域。

本发明所采用的技术方案：