[发明专利]使木材乙酰化的方法

说明书

公开了用于使木材乙酰化的方法，其中用乙酰化流体浸渍所述木材并分阶段地加热所述木材。由此确保在经浸渍木材几乎不含游离乙酰化流体(即，没有保留在木材基质或毛细管中的乙酰化流体)的阶段中，在高于乙酰化流体的沸腾温度的温度下进行乙酰化反应。优选地，所述方法在具有输送机如运输螺杆的设备中在进行分开的加热步骤的区域中进行。

技术领域

本发明涉及木质材料(木质纤维素材料)的乙酰化。特别地，本发明属于木材乙酰化的领域并且涉及允许获得高乙酰基含量的方法。

背景技术

为了生产具有长使用寿命的木质材料，已知对木材进行化学改性，特别是使木材乙酰化。由此获得了具有改善的材料特性(例如，尺寸稳定性、硬度、耐久性等)的材料。贯穿本说明书提及的木材选自木材基元和实木。

用于使木材基元(例如木片)乙酰化的方法体现出特别的挑战。这些通常不同于当使实木(例如梁)乙酰化时遇到的挑战。问题涉及期望的乙酰化均匀性、提供连续乙酰化方法的优先性以及获得的乙酰化量。在木材基元和实木的两种情况下，获得具有高乙酰基含量的乙酰化木材是一个挑战。

关于木材基元乙酰化的背景参考资料是WO2011/95824。其中公开了用于使木材基元乙酰化的两阶段方法，其中所述基元用乙酸酐处理(即，浸渍步骤)，然后用惰性气体进一步加热以完成乙酰化(乙酰化步骤)。作为任选的第一步，在引入乙酸酐之前，可向所述基元施加真空以移除存在的气体。

WO 2013/139937中也涉及在真空下用乙酰化流体浸渍木材基元。其中公开了这样的方法：其明智地将分批浸渍的技术以使后续乙酰化可以以连续方式进行的方式结合起来。也公开了两步方法的另一个背景参考文献是US 5,608,051。

众所周知地，获得木材的高乙酰化程度非常困难。在WO 2013/139937中，将焦点集中于浸渍步骤成功地解决了该问题。然而，还期望进一步优化乙酰化步骤。在这方面，一个需求是提高乙酰化含量。另一个这样的需求是提供更加好控制的乙酰化方法。又一个这样的需求是提供现有乙酰化方法的新替代方法。

发明内容

为了更好地解决一个或更多个上述需求，在一个方面中，本发明提出了用于使木材乙酰化的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)向木材提供乙酰化流体；

(b)在所述乙酰化流体的存在下使所述木材经受第一加热步骤以开始乙酰化，其中乙酰化流体没有大量蒸发；

(c)在低于游离乙酰化流体的沸腾温度下或在游离乙酰化流体的沸腾温度下，使在所述第一加热步骤中加热的经浸渍木材经受第二加热步骤以基本上移除所述乙酰化流体的游离部分；

(d)在高于游离乙酰化流体的沸腾温度的温度下，使在所述第二加热步骤中加热的所述经浸渍木材经受第三加热步骤。

在另一个方面中，本发明涉及用于使木材乙酰化的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)在游离乙酰化流体的沸腾温度下或在低于游离乙酰化流体的沸腾温度下提供经浸渍木材的流，所述流包含基本上不含游离液体的经浸渍木材，所述经浸渍木材的液体含量(LC)为20重量％至40重量％，并且乙酰基含量(AC)为至少14％；

(b)将所述经浸渍木材的流加热至高于游离乙酰化流体的沸腾温度的温度。

在又一个方面中，本发明提供了用于使木材乙酰化的设备，所述设备包括接触部和在所述接触部下游的乙酰化反应部，其中所述乙酰化反应部包括串联连接的三个反应区域，所述反应区域各自包括木材输送装置，其中设置有控制器，允许独立设定各反应区域中的温度和压力。

发明详述