[发明专利]一种利用环保低分子有机药剂制备防腐木材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及防腐木材的制备方法。

背景技术

木材是一种生物质多孔材料，容易遭受微生物、虫的腐朽。尤其，将木质品用于室外，这对木材防腐性能就有更高的要求。而通过物理或者化学的方法对木材进行防腐处理是一种有效改善木材防腐性能的方法，木材防腐剂主要包括油类防腐剂（如杂酚右和葱油）、油载防腐剂（如五氯酚、环烷酸酮等）和水载防腐剂（铬砷酸酮、无机金属类和无机鹏类）三大类。目前使用最为广泛的是水载防腐剂，但是存在的技术问题是防腐剂的抗流失性较差和防腐剂在木材中的分布不均匀。煤杂酚油(creosote）是一种传统的油类防腐剂，可是煤杂酚油(creosote）除了具有毒性对人畜和环境会造成很大的影响外，还存在的技术缺陷就是处理后木材的防腐剂溶液渗出，木材表面天然的纹理会受到影响。五氯酚是油基防腐剂中使用较多的一种，它不但对人畜毒性较大，而且对环境也有负面影响，因此在许多国家如新西兰、德国、日本和瑞典等已经被禁止使用。铬砷酸铜CCA(chromated copper arsenate)是公认的防腐效能较高的水基防腐剂。但是CCA中含有的砷和铬对人和应用环境土壤和水源存在潜在危害，CCA处理材的废弃处理或者回收仍缺乏妥善的途径，因此很多欧美国家如美国、加拿大、德国等已经开始禁用CCA。除CCA之外，其它含有砷或铬的防腐剂还有ACC(酸性铬酸铜)、ACA(氨溶砷酸铜)、ACZA(氨溶砷酸锌铜)、CCB(加铬硼酸铜)等，这些防腐剂也面临着与CCA相似的问题。

为了避免传统防腐剂的环境危害性和易流失问题，世界上已经发展成熟了利用低分子量有机功能药剂处理木材，制备具有优异防腐效果的处理木材，比如利用醋酸酐单体或者氮羟甲基树脂处理的木材。先前葡萄牙的Esteves等已经在学术期刊European Journal of Wood and Wood Products上发表了文章Properties of furfurylated wood(Pinus Pinaster)，挪威的“木聚合物技术有限公司”也申请相关专利，如WO2004/011214、WO2005/016606，他们系统的报道了利用糠醇单体和低聚体处理木材，通过糠醇分子在细胞壁中的缩合和/或交联反应，增强木材的尺寸稳定性和力学性能，处理木材的药剂流失率低于10%，但发现糠醇处理后的木材防腐性能有限（欧洲标准EN113检测发现在10%的增重率条件下，白腐和褐腐降解导致的重量损失高于30%）；德国哥廷根大学谢延军博士在其博士论文中报道了氮羟甲基树脂处理木材具有非常好的耐腐朽菌侵害能力（EN113检测低于10%），但其水解较为严重，流失率较高（>40%），不能赋予室外木材持久的尺寸稳定性，且对木材的强度损害较明显。为了充分利用糠醇和氮羟甲基树脂处理木材的优点、避开其对木材的负面影响，制备抗流失性高的防腐木材，将两种药剂复配是一种选择，但简单的复配又会因为糠醇与氮羟甲基树脂水溶液协效性差，所得处理木材收缩严重（>10%）。

综上所述，现有木材防腐方法处理药液主要存在以下问题：

一、现有处理药液危害环境和易流失；

二、采用糠醇和氮羟甲基为处理药液不污染环境，但单独采用糠醇和氮羟甲基为处理药液存在处理后的木材无法兼具优良的抗流失率和防腐效果两种性能，单独采用糠醇为处理药液可增强木材的尺寸稳定性和力学性能，处理木材的药剂流失率低于10%，但糠醇处理后的木材防腐性能有限（欧洲标准EN113检测发现在10%的增重率条件下，白腐和褐腐降解导致的重量损失高于30%），单独采用氮羟甲基树脂为药液处理的木材具有非常好的耐腐朽菌侵害能力（EN113检测低于10%），但其水解较为严重，流失率较高（>40%），不能赋予室外木材持久的尺寸稳定性，且对木材的强度损害较明显；

三、直接将糠醇和氮羟甲基树脂复合制备处理药液则存在糠醇和氮羟甲基树脂之间的协效性差，处理药液不稳定的问题，处理后的木材尺寸不稳定，收缩严重（>10%）。

发明内容

本发明要解决现有木材防腐方法存在处理药液危害环境和易流失，而单独使用不污染环境的糠醇和氮羟甲基树脂为处理药液存在处理后的木材无法兼具优良的抗流失率和防腐效果两种性能，如使用糠醇和氮羟甲基树脂简单复配制备处理药液则存在糠醇和氮羟甲基树脂之间的协效性差，药液不稳定和处理木材易变形的问题，从而提供一种利用环保低分子有机药剂处理木材，制备防腐木材的方法。

一种利用环保低分子有机药剂制备防腐木材的方法，具体是按照以下步骤进行的：