[发明专利]一种酚醛树脂强化杉木木材的方法

说明书

本发明公开了一种酚醛树脂强化杉木木材的方法，是一种利用合成酚醛树脂的小分子原料在杉木木材中原位聚合与原位固化一体化生成酚醛树脂来强化杉木木材的方法，具体包括如下步骤：S1、杉木木材的预处理；S2、酚醛树脂原位聚合反应液的配制；S3、将酚醛树脂原位聚合反应液浸渍到杉木木材中；S4、酚醛树脂原位聚合反应液的原位聚合固化反应，得到酚醛树脂强化杉木木材。本发明的酚醛树脂强化杉木木材的方法实现了改性剂在杉木木材中聚合与固化一体化，并显著提高改性剂在木材中的浸渍效果和均匀度，简化杉木木材的强化改性工艺，且改性所得的强化杉木木材具备优良的力学性能。

技术领域

本发明涉及木材功能性改良和高值化利用技术领域，具体涉及一种酚醛树脂强化杉木木材的方法。

背景技术

人工林木材是我国木材工业的主要原材料，人工林木材的高效高质利用对于解决我国木材资源短缺、进口依存度大的问题具有重要意义。杉木是南方重要的速生林树种之一，据国家林业局统计，杉木林面积约占全国人工林面积的1/4，占南方人工林面积的1/2，全国商品林有1/4为杉木。通过以上数据可明显看出，在我国木材加工、经济建设和生态环境保护等方面，杉木都占有十分重要的地位。但杉木木材存在材质疏松、尺寸稳定性差等缺陷，极大地限制了杉木的开发利用。现有的采用原位聚合浸渍改性强化木材的方法（发明专利公开号CN 103600389 B和CN 102699966 B）中，是先制备得到低分子量的酚醛树脂，然后在真空浸渍罐中将木材浸泡在水溶性低分子量酚醛树脂溶液中，并通过真空加压使低分子量的树脂扩散进入木材细胞腔和细胞壁中，进而使木材增容，之后再经干燥除去水分，最后加热使树脂在木材细胞腔和细胞壁中原位聚合固化，得到浸渍改性木材，从而达到强化木材的效果。现有方法需要额外提供压力，存在工艺复杂、对设备要求高、能耗高等不足；又因树脂本身具有一定分子量，且杉木存在闭塞纹孔，进而影响树脂在木材中的浸透度，导致浸渍效率低，均匀度差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种反应效率高、浸渍均匀的酚醛树脂强化杉木木材的方法，是一种利用合成酚醛树脂的小分子合成原料在杉木木材中原位聚合与原位固化一体化生成酚醛树脂来强化杉木木材的方法。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种酚醛树脂强化杉木木材的方法，所述方法主要是通过合成酚醛树脂的小分子合成原料在杉木木材中原位聚合固化生成酚醛树脂，实现杉木木材的强化；所述小分子合成原料主要包括：甲醛水溶液、苯酚和间苯二酚，其中，甲醛水溶液的质量分数为37%。

作为本发明的进一步改性，所述小分子合成原料还包括：催化剂a、催化剂b和水，其中，所述催化剂a由一价金属氢氧化物组成，所述催化剂b由二价金属氢氧化物和/或二价金属氧化物组成。

作为本发明的进一步改性，所述酚醛树脂强化杉木木材的方法具体包括如下步骤：

S1、杉木木材的预处理：将杉木木材进行锯制和干燥，得到预处理的杉木木材；

S2、酚醛树脂原位聚合反应液的配制：根据配方，按照重量份计，将94.1份熔融苯酚、5.5份～16.5份间苯二酚、121.74份～202.91份甲醛水溶液、4份～16.8份催化剂a、1.2份～12份催化剂b、20.8份～43.2份水混合并搅拌均匀，配制成所述酚醛树脂原位聚合反应液；

S3、杉木木材的浸渍：将预处理的杉木木材与配制好的酚醛树脂原位聚合反应液一起放入水热反应釜中，密封放置，然后将水热反应釜的温度升高至35℃～65℃并保温，使酚醛树脂原位聚合反应液浸渍到杉木木材中；

S4、酚醛树脂原位聚合反应液的原位聚合固化反应：待步骤S3中的保温时间达到后，继续将水热反应釜的温度升高至80℃～95℃，使浸渍到杉木木材中的酚醛树脂原位聚合反应液进行原位聚合反应；之后再继续将水热反应釜的温度升高至100℃～120℃，使原位聚合反应所得的酚醛树脂原位聚合物进行原位固化反应，得到酚醛树脂强化杉木木材。