[发明专利]一种竹木改性剂、其制备方法和速生竹木的改性方法

说明书

本发明公开了一种竹木改性剂，包括：糠醇5～50wt％，蒙脱土0.5～10wt％，表面活性剂0.5～5wt％，有机醇0.5～5wt％，酸性催化剂0.1～4wt％，余量为水。还公开了所述竹木改性剂的制备方法和采用所述竹木改性剂对速生竹木进行改性的方法。本发明的竹木改性剂糠醇添加量低，对竹木的改性效果优异，改性时采用微波/红外耦合固化，固化时间短，能耗低，可避免长时间高温固化而影响木质结构或涂膜的综合性能。

技术领域

本发明涉及竹材及木材改性技术领域，具体涉及一种竹木改性剂、其制备方法和采用所述竹木改性剂对速生竹木进行改性的方法。

背景技术

我国速生竹材及木材资源丰富，但因材质疏松、强度低、尺寸稳定性差、易腐朽等缺点限制了其应用，且原始竹木原料制品阻燃性较差，通常需要进行改性处理。在众多的竹木改性处理技术中，糠醇树脂改性具有以下独特优势：1)糠醇以可再生的玉米芯、甘蔗渣和稻壳等农作物废料制得，能变废为宝，且生产及加工过程对环境友好；2)改性材尺寸稳定性、抗蚀性和耐久性能显著提高。基于上述优点，糠醇树脂竹木改性技术引起了研究者的广泛关注。

糠醇树脂浸渍改性竹木的过程，通常是采用满细胞法，先使糠醇和酸性催化剂浸渍到竹木材内，然后升温，使糠醇发生原位缩聚反应形成三维结构的高分子树脂并填充于竹木空隙中，使细胞壁永久保持充胀状态，从而改善竹木的力学性能。为保证改性效果，通常需要达到一定的树脂存留量，即糠醇含量通常较高，如现有采用糠醇对竹木进行改性的工业化生产方法中，糠醇浓度一般在50wt％以上，甚至高达70wt％；但是糠醇添加量过多，会增加改性成本、延长固化时间，从工业化应用的角度考虑，尚且缺乏一种糠醇用量少，能平衡改性效果与工艺成本的竹木改性技术。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种糠醇添加量较低的竹木改性剂及其制备方法，采用该竹木改性剂对速生竹木进行改性，配合采用微波/红外耦合固化，可缩短固化时间，降低能耗，避免长时间高温固化而影响木质结构或涂膜的综合性能，所得改性材的力学性能、阻燃性和耐腐性能明显提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种竹木改性剂，包括以下按重量百分比计的组分：糠醇5～50wt％，蒙脱土0.5～10wt％，表面活性剂0.5～5wt％，有机醇0.5～5wt％，酸性催化剂0.1～4wt％，余量为水。

优选的，所述蒙脱土为有机改性蒙脱土或钠基蒙脱土。

优选的，所述表面活性剂为季铵盐，更优选为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、双十烷基二甲基氯化铵(DDAC)和十二烷基二甲基苄基溴化铵(DDBAB)中的至少一种。

优选的，所述有机醇为长链脂肪醇，更优选为PVA或PEG。

优选的，所述酸性催化剂采用马来酸酐与铵类酸性盐复配。所述铵类酸性盐优选为磷酸铵、磷酸氢铵、硫酸铵、聚合度10～20的聚磷酸铵中的至少一种。

一种竹木改性剂的制备方法，包括步骤：

按重量比称取原料，将有机醇溶解于水中，然后加入表面活性剂和酸性催化剂，溶解完全后加入糠醇，搅拌均匀，再加入蒙脱土，分散均匀即可。

优选的，所述蒙脱土采用球磨分散。

本发明还提供一种采用上述竹木改性剂对速生竹木进行改性的方法，包括步骤：

将竹材或木材烘干至绝干，放入浸渍罐中，密封，在真空度-0.01MPa下保持0.5～1h，然后导入改性剂直至其充满浸渍罐，加压至0.5～1.2MPa，保持0.5～1h，加压时间结束后，抽出多余的改性剂，取出改性材，用耐热材料包覆，在40～60℃预固化1～5h，进行微波/红外耦合固化，微波功率0.8-8kW，红外温度80-120℃。