[发明专利]一种环保型聚酯化学交联改性木材的新工艺

说明书

一种环保型聚酯化学交联改性木材的新工艺属于木材化学改性技术领域，本发明提供一种可生物降解的弹性体聚酯改性木材的工艺。有机酸和二元醇以摩尔比0.5:1～1:3的熔融状态浸润木材，在适宜条件下两种单体进行交联反应，同时体系中的物质与木材羟基进行化学反应并填充木材细胞腔和细胞壁。环保型聚酯化学交联改性木材的工艺方法包括以下步骤：(1)有机酸和二元醇的熔融；(2)可生物降解的聚酯的合成与木材浸渍；(3)木材的干燥。本发明的工艺方法简单高效，制备的木材具有耐久性、稳定性，具有极高的应用价值。

技术领域

本发明涉及木材化学交联改性技术领域，具体地涉及一种环保型聚酯化学交联改性木材的工艺方法。

背景技术

速生林木材具有生长速度快、容易干燥、收音效果好、易于加工的优点。但也具有强度低、硬度低、尺寸稳定性差、易吸湿等天然缺陷，很难替代优质天然林资源。所以对木材进行改性是充分利用林业资源的关键。木材化学改性根据改性剂在木材细胞内部的分布不同，可分为细胞壁填充型和细胞壁反应型和细胞腔填充型。填充改性木材的改性剂与木材自身缺乏有效的结合，在受到外部环境因素浸入时改性效果会下降。

木材细胞壁上反应型改性主要涉及到酯化和醚化反应。木材酯化改性主要包括用酰氯，酸酐和异氰酸酯等。木材醚化改性主要是指环氧化合物、醛基化合物、氮羟甲基化合物和脲醛树脂改性。这种酯化和醚化反应所需的聚合物具有制备过程需要催化剂，并且合成工艺复杂，自身不可降解的缺点。

生物可降解弹性体材料均是由无毒的单体通过简单且经济的方法合成的。这种材料具有低模量、高断裂伸长率、良好的回弹能力和可生物降解性。无毒的小分子单体在木材内既能发生聚合反应形成交联网状结构，又能与木材成分发生交联反应，实现木材细胞壁化学改性和木材结构的填充作用。使用生物可降解弹性材料对木材进行改性，不仅可以提高木材的力学强度和尺寸稳定性，而且可以提高木材抗菌性和抗紫外性，使木材的应用更加广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型聚酯化学交联改性木材的工艺方法，它的主要特征在于使用聚酯合成与木材浸渍同时进行的方法，首先将合成聚酯的原料按摩尔比0.5:1～1:3在真空下进行熔融，然后将熔融的液体混合物浸没木材并将其置于真空烘箱中，通过抽真空加压的方式进行合成与浸渍过程，最后将木材进行干燥处理得到环保型聚酯化学交联改性的木材。

本发明提供了一种环保型聚酯化学交联改性木材的工艺方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

(1)有机酸和二元醇的熔融

本发明采用的是熔融聚合的方法来制备可生物降解的聚酯，所以先在高温的条件下使聚酯的原料成为熔融状态下的液体混合物，再继续后续的聚合反应与浸渍过程。

将有机酸和二元醇按照摩尔比0.5:1～1:3的比例放于反应容器中，在140℃～160℃的高温真空条件下搅拌熔融10～60min得到液体混合物。

(2)聚酯的合成与木材的浸渍

本发明采用的是聚合反应与木材浸渍过程同时进行的方式。在此过程中，有机酸与二醇可通过浸渍处理，以低分子量进入木材内部，在木材内既能发生聚合反应形成交联网状结构，又能与木材成分发生交联反应。这种同时进行的方式不仅可以实现木材细胞壁化学改性，而且可以完成木材结构的填充作用。

将液体混合物完全浸没木材，置于温度为110℃、压力为-0.2Mpa的真空烘箱中，并逐渐升温加压，完成聚酯的聚合及木材的浸渍过程。

(3)木材的干燥

将木材从聚酯粘稠物中取出，置于140℃的真空烘箱中干燥5h,制得化学交联改性的木材。作为本发明一种优选技术方案，所述步骤(1)中有机酸选自酒石酸、柠檬酸和苹果酸的一种或多种；所述二元醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,8-辛二醇中的一种或多种。