[发明专利]木材改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材改性方法，特别是涉及一种用于低密度木材改性的方法。

背景技术

木材改性技术包括：木材塑合、木材浸渍、木材乙酰化、木材热处理、木材压缩和弯曲、木材漂白和染色以及其他改性技术。

木材塑合是指向木材中注入不饱和烯烃类单体或低聚物、预聚体后，利用射线照射或自由基引发剂一热引发手段提供能量，使其在木材内聚合固化的技术。制得的材料称为塑合木，不仅保留了木材天然的优良性能，而且可改善材质缺陷，其尺寸稳定、硬度、耐磨、耐腐蚀、耐虫蚁等性能都大幅提高，有些能够达到甚至超过天然珍贵木材。此外，还可以进行着色处理和赋予阻燃功能。塑合木可以用于生产地板、家具、运动器材、工艺品、乐器等产品。木材塑合工艺分为浸注和固化2个阶段。浸注阶段一般采用真空加压处理，浸注液通常选用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈等乙烯类单体，以及不饱和聚酯、丙烯类低聚体。固化阶段可采用加热或射线照射聚合固化。采用加热聚合固化时，应按一定比例加入适当的引发剂；采用射线照射聚合固化时，辐照剂量和时间应随处理样品的树种、尺寸和形状，以及单体、剂量率而变化。塑合木问世于20世纪60年代初，此后许多国家纷纷开展研究。我国也在1965年就开始对塑合木进行研究，中国林科院木材工业研究所、北京大学、北京市光华木材厂、上海原子能研究所及上海科技大学等单位，先后进行了热引发法和射线辐射法制备塑合木的研究。江西科学院应用化学研究所成功研制了适合我国国情的塑合木生产工艺，并在工厂试生产。70年代初，塑合木产品被推向市场而加以应用。

美国、日本、西欧等工业发达国家，已将塑合木应用到汽车、兵器、体育器材、建筑、家具等行业。而我国仅有上海艺术雕刻四厂、北京民族乐器厂早期进行过塑合木的小批量商品生产，但到目前为止，塑合木还未真正在我国市场上得到应用。

木材浸渍是指将木材浸泡在水溶性低分子量树脂溶液中，树脂通过扩散进入木材细胞壁，而使木材增容，然后经干燥除去水分，最后加热使树脂固化的木材改性技术。浸渍木主要用于制作刀、枪的手柄和笔托，以及对强度、耐磨性、耐化学腐蚀等性能要求较高的领域。木材浸渍工艺也分为浸注和干燥固化2个阶段：浸注阶段一般采用真空加压处理，浸注液通常选用酚醛树脂、脲醛树脂、糠醇树脂、间苯二酚树脂等；干燥固化阶段一般采用加热固化的方式。早在20世纪40年代，美国林产品研究所就研究了使用低分子量酚醛树脂浸渍单板、生产浸渍木的技术，但浸渍木真正形成商品是在1987年。目前，世界生产浸渍木的公司主要有：美国Fibron和C K Composites、英国Permali和巴基斯坦DylTlOnwood公司等。我国浸渍木的技术开发仅停留在研究阶段，主要集中在使用低分子量的酚醛树脂浸渍杨木、杉木等速生材和低档木材，也有研究使用改性脲醛树脂改性木材。

木材乙酰化是采用乙酰剂处理木材，以提高木材尺寸稳定性的技术。乙酰化木材具有密度均匀、表面平整、尺寸稳定性高、耐腐性强、热延展性低、不增加毒性、木材本身强度不降低等优点。木材乙酰化处理一般分为液相法、气相法和综合法。传统的木材乙酰化处理药剂分为乙酰剂和催化剂，现在多直接使用乙酸酐进行生产。此外，还可以使用乙酰化和热处理联合作用，或者先乙酰化再交联处理。木材乙酰化技术研究一直是木材改性技术领域最为活跃的研究课题之一。20世纪20年代末就有了木粉和锯屑被乙酰化的报道，而实木乙酰化的研究始于40年代。随后，美国、日本等相继开始了木材乙酰化的技术研究及应用研究。目前乙酰化木材已经实现了商品化。由于乙酰化木材成本较高，主要用于制作高附加值产品，乙酰化实木的首推应用领域为室外平台(甲板)，乙酰化纤维则可用于制造锥形挤压成型聚丙烯热塑复合材料。

木材热处理是指在保护气体环境或液体介质中，在160～250℃温度范围内，对木材进行处理的一种环保型技术，可以改善木材的尺寸稳定性、耐久性和颜色。热处理木材通常称为炭化木或物理木，可用于家具、镶木地板、门窗、预制墙体、桑拿房、厨房等诸多领域。按照所使用的加热介质不同，木材热处理工艺主要有3种：气相介质加热法、水热法和油热法。目前国外木材热处理技术的商业应用主要集中在荷兰、法国、德国和芬兰等国，这些国家已经开发了5种典型的木材热处理工艺：荷兰的Plato工艺，法国的Retification和LesBois工艺，德国的热油处理工艺和芬兰的Thermo Wood工艺。我国的木材热处理工业目前尚存在很多问题：如没有形成完善的热处理工艺；相关配套技术亦不成熟；缺乏专门的热处理设备，大部分使用的是传统窑式干燥方式；产品存在质量缺陷，如树节脱落、表裂和内裂、色差大等。