[发明专利]一种用于木材乙酰化生产的装置系统及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于木材乙酰化生产的装置系统及工艺，尤其涉及一种生产尺寸稳定性好、环境友好型的木材乙酰化处理以及除味干燥的装置系统及工艺。

背景技术

木材的化学改性可定义为将一种简单活性物质接合到木材细胞壁聚合物上，有或没有催化剂的条件下，在两者间形成共价键，从而改进木材性能的过程。已有许多与木材化学改性有关的化学反应发表，但除了木材乙酰化，其他木材化学改性技术都尚未完成其研究阶段。

实木化学改性的效率以反应物深入细胞壁的程度衡量。液态醋酸酐与木材反应在乙酰增重(WPG)4%左右时，乙酰基较多地分布在S2层；WPG在10%左右时，分布在S2层和胞间层的比率接近；WPG在20%左右时，分布在胞间层的略多。乙酰基在木材中能否长期稳定曾被质疑过，为此，国外的学者以3个月为周期在30%和90%相对湿度下交替放置的实验进行了20余年，未见变化或变化很小。

乙酰化木材具有优良的性能，乙酰化使木材的吸湿性显著降低，从而影响木材的力学性能，并能显著提高木材的耐腐性和尺寸稳定性。乙酰化木材主要应用于车辆、运动器械、军事装备和建筑等领域中对稳定性和耐久性要求较高的产品。比如，乙酰化木材可用于室外门窗、潮湿房间中的制品和护墙板、室外用门皮和窗户元件、轻型体育运动用品、汽车零件和室外用家具等。

用醋酸酐对木材乙酰化可以通过气相法，也可以通过液相法来完成，研究结果发现，气相法的乙酰化木材，很难达到乙酰化均匀，且改性木材的性能较差。采用气相处理时，长时间强酸介质中高温处理使木材发生降解，导致木材本身强度降低，同时，药品扩散速率与试件厚度平方成反比，因此气相处理只适合于薄单板。另外，很多酸、碱、盐和其他化合物曾被用来催化木材的乙酰化，虽都有不同的效果，但也被指摘对木材的性能有不良影响，反应液的回收更困难等。

在文献和早期的专利文件中出现的许多著作仅仅涉及小木材规格的、实验室制备的木材样品的耐久性和尺寸稳定性。这些研究对于当对较大木材规格、如通常用于建筑业和商业的木材规格进行乙酰化时这些所期望的性能的引入、实现，基本没有进行记载。

而现有的实验室用醋酸酐酯化木材处理工艺，多采用二甲苯或氯化烃等溶剂作稀释剂，以吡啶、硫酸或无水高氯酸镁等为催化剂，将木材与醋酸酐接触进行酯化反应来实现。

虽然催化剂的加入提高了酯化反应的速度，但同时也给后续的分离、回收再利用造成了很大困难，并且现有技术的酯化木材处理工艺后期干燥周期长，且易发生木材翘曲、内裂等干燥缺陷，导致成品合格率过低。

因此，在现有技术的基础上开发出一种工艺简单、反应液易分离，且能够使得到的酯化材料具有优异性质的木材的酯化处理工艺，将具有很大的工业应用价值。

更进一步地，要通过木材乙酰化的生产过程工艺开发来提高乙酰化技术在木材工业上的应用。

采用乙酰化技术生产的木材无毒环保，可用性高，具有无毒、尺寸稳定、防虫耐腐、抗紫外线等优点，适宜户外用材。它杰出的耐久性意味着没必要再进行化学防腐处理，用于户外时，不会在土壤中留存有害物质。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于木材乙酰化生产的装置系统以及利用所述的装置系统的木材乙酰化生产工艺，不使用催化剂，处理液可以回收利用，具有反应时间较短、反应过程易控制以及结果重现性好的特点。

一种用于木材乙酰化生产的装置系统，包括配料储罐、液体输送泵、换热器Ⅰ、高压乙酰化罐、冷凝器、气液分离罐、真空泵和母液收集罐。