[发明专利]同时制备不同外形特征乙酰化木质纤维材料的方法

说明书

技术领域

该发明属于木材加工和保护领域，尤其涉及一种同时制备不同外形特征的乙酰化木 质纤维材料的方法。

背景技术

木质纤维材料指组份中主要包含纤维素、半纤维素和木质素等成分的材料，它们结 构中都含有大量羟基，亲水能力强，容易吸水，因而给它们的应用带来不便。如木块， 由于其容易吸水，因此易发生热胀冷缩，导致木块变形、开裂，并容易滋生细菌；对于 木粉和木纤维而言，它们常跟树脂一起被加工成各类材料，如木塑等；但由于它们结构 中羟基多、亲水能力强，因此与树脂相容性不好，并最终影响了材料的性能。鉴于此， 我们需要对木质纤维材料进行改性，减少其结构中羟基数量，降低其吸水性，增强其抗 菌性和与树脂相容性，通过研究发现对木质纤维材料进行乙酰化处理是个很好的解决方 法(木质纤维材料乙酰化反应过程如图1所示)。木质纤维材料发生酰化反应时，其结 构中羟基被乙酰基取代，由于乙酰基不具有亲水性，因此酰化改性后，木质纤维材料的 亲水性和吸水能力会发生降低。同时，由于乙酰基体积大于氢原子，所以酰化改性后， 木质纤维材料中细胞壁和细胞壁之间的孔道会被大体积乙酰基所堵塞，这样就更能阻止 水分子渗透到木质纤维材料中，从而也能更显著地降低木质纤维材料的吸水能力。

由于乙酰基分子量大于氢，所以木质纤维材料乙酰化后其重量会增加，常用增长比 (WPG)来表征，增长比越大说明乙酰化程度越高。增长比(WPG)计算公式为：

WPG＝(W2-W1)/W1×100％

其中，WPG为增重比，W2为酰化后木质纤维材料重量，W1为酰化前木质纤维材料重 量。

乙酰化木质纤维材料一般是通过木质纤维材料与液体乙酸酐之间进行反应来制备 的，因为液体乙酸酐容易渗透到木质纤维材料内部，能保证制备的酰化材料里外性能一 致，这对制备厚块的木质纤维材料尤为重要。但使用液体乙酸酐与木质纤维材料反应时， 乙酸酐的用量会很大，这样会造成浪费，同时也增加反应后回收乙酸酐的成本。鉴于此， 人们又开始尝试用气体乙酸酐与木质纤维材料发生反应来制备乙酰化木质纤维材料。这 种做法首先是对液体乙酸酐进行加热，使其沸腾产生气体乙酸酐，气体乙酸酐再与木质 纤维材料发生反应。这种方法能节省乙酸酐用量，能减少乙酸酐回收成本，但气体乙酸 酐在木质纤维材料中渗透有限，因此该方法只适合对薄块或薄膜状、纤维状、粉末状木 质纤维材料进行酰化处理。当需要同时对多种外形特征的木质纤维材料进行乙酰化处理 时，就需要使用至少两种生产装置和生产工艺，操作麻烦且成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种同时制备不同外形 特征乙酰化木质纤维材料的装置及方法。通过同时使用液体乙酸酐和气体乙酸酐与不同 特征木质纤维材料发生反应，能在同一反应装置中同时完成不同外形特征的酰化木质纤 维材料的制备。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种同时制备不同外形特征的乙酰化木质纤维材料的方法，该方法中所用的反 应器具备下述结构特征：作为反应器的第一容器，其上方安装了能密闭的第二容器，两 者的内部空间互通，以布设了多个小孔的隔板作为间隔；气体和液体能自由通过小孔， 粉末状或纤维状的木质纤维材料则会被阻隔不能通过；第一容器外侧套设加热装置，第 二容器外侧套设隔热套；

该方法的具体步骤包括：

(1)将厚度≥2mm的块状、片状或条状的木质纤维材料放置在第一容器中，然后 向其中添加液体乙酸酐，直至木质纤维材料被浸没；

(2)将薄膜状、粉末状、纤维状的木质纤维材料，或者是厚度＜2mm的块状、片 状、条状的木质纤维材料放置在第二容器中；

(3)加热第一容器使液体乙酸酐沸腾，第一容器中的木质纤维材料与液体乙酸酐 发生酰化反应；与此同时，沸腾产生的气体乙酸酐通过隔板的小孔扩散至第二容器中， 与第二容器中的木质纤维材料发生酰化反应；加热温度120～180℃，酰化反应时间4～ 8小时；

(4)酰化反应后取出两个容器中的木质纤维材料，分别在100～150℃的真空干燥 箱中干燥4～12小时，除去未反应的乙酸酐和反应副产物乙酸，得到不同外形特征的乙 酰化木质纤维材料。

本发明中，所述第一容器和第二容器具有一体式的侧板，所述隔板活动安装在设于 侧板内壁中部的卡位部件上。