[发明专利]一种超声波协同处理的高性能致密化木质材料制备方法

说明书

本发明公开了一种超声波协同处理下的高性能致密化木质材料的制备方法，属于木质材料改性技术领域。本发明通过在超声波和碱性溶液的协同处理下得到软化的木材，分别用沸腾和流动的去离子水清洗软化后的木材，放在模具中放入热压机进行热压致密化处理，最后将得到的致密木材干燥保存。本发明解决了木材压缩密实化后尺寸不稳定性的问题，提高了木材的机械强度，为速生软木的改性利用提供了参考。

技术领域

本发明涉及木质材料改性技术领域，更具体地说，涉及一种超声波协同处理下的高性能致密化木质材料的制备方法。

背景技术

木材作为一种可持续发展的资源，自古以来就被人类广泛应用于日常生产生活中。在缺乏优质硬木木材资源的情况下，人们逐渐将目光从天然林转向人工速生林。人工林生长周期短，速生树作为先锋树种为慢生树建立生长繁殖基础后，就会被取代而进入木材市场。

然而，速生木普遍存在木材密度低、质地疏松、力学性能差等缺陷。因此，通过高效快速的致密化处理技术来改善木材的性能，提高劣质木材的利用率，扩展运用范围，是合理利用低质木材的好方法。木材压缩前一般需要进行软化处理，常见的是水热处理、蒸汽或化学处理，处理后的木材变软，塑性增加，但大块木材的制备由于溶液渗透耗时长，且制备的压缩木在一定环境下容易产生回弹现象，所以传统方法存在着制备效率低、耗时长且效果不佳和生产成本高的问题。

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，联合超声波处理提供一种快速高效的方法来制备高性能致密化木质材料。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种超声波协同处理下的高性能致密化木质材料的制备方法，包括以下步骤：

将木材浸泡在配好的溶液中并结合超声波处理进行恒温水浴软化处理；

以沸腾的去离子水洗净所述处理后的木材，得到软化木材；

将软化木放在25℃/65％的条件下保存一段时间；

将软化木放进模具中，设置热压机温度和压力参数，到达温度后开始加压并保持恒压状态，后停止加热保持压力，最后干燥得到高性能致密化木材。

本发明的超声波协同化学处理的过程中加快了溶液进入木材内部，降解了木材三大素中的部分木质素和半纤维素。热压时将木材放在模具中，在高温和压力的作用下，去木素软化后的木材变得密实化，且强度得到了较大的提高，提高了热压效率，降低了压缩回弹率，并且在超声波的辅助作用下加速了木材的干燥，缩短了工艺流程的时间。

优选的，在上述一种超声波协同处理下的高性能致密化木质材料的制备方法中，所述的溶液为NaOH∶Na₂SO₃∶无水乙醇比例为25∶25∶1的混合溶液，其中NaOH溶液浓度为2.5mol·L^-1，Na₂SO₃溶液浓度为0.4mol·L^-1。

所述超声波处理和水浴介质为蒸馏水，所述恒温水浴加热条件为90℃，处理时间为5h。

所述沸腾去离子水清洗时间为1-2h。

所述软化木在25℃/65％的条件下保存时间为1-2h，所述热压机温度和压力分别为120℃，2-10MPa，加压时间为2h的2MPa压力，8-10h的5MPa压力，停止加热后保持5-10MPa压力时间为12-24h，所述干燥条件为50-60℃，时间为12h。

与现有的技术相比，本发明的优点在于提供了一种更为快速高效的木材致密化方法，通过联合超声波处理的方法来制备高性能致密化木质材料，处理后的木材密度、干燥速率、断裂强度和弹性模量均有提升，具体有益效果在于，

通过超声波联合化学溶液处理更加快速地移除了部分木质素和半纤维素，处理时间大大缩短。