一种木材改性剂及木材改性方法

本发明涉及木材改性，尤其涉及一种木材改性剂及木材改性方法。

背景技术：

1、天然木材广泛应用于建筑、人造板材、家具等领域。但是天然木材的密度和硬度较低，尺寸稳定性差，进而导致天然木材资源得不到充分利用。为缓解国内木材供需矛盾，推动天然木材产业高质量发展，迫切需要对其进行提质增效。

2、浸渍处理是天然木材常用的改性方法，李萍等用酚醛树脂(pf)原位浸渍杉木，改性杉木木材力学性能、耐水性、耐热性能均提高，且酚醛树脂的进入能够扰乱木材中纤维素结晶区的定向排序，减弱分子链的分子间作用。刘君良等探究pf树脂浸渍杉木并热压密实化木材，改性木材的尺寸稳定性得到了显著的提高。wang等研究pf树脂预处理，以10％、20％和30％的压缩比径向压缩；结果显示，处理材的线/体膨胀率明显降低，pf树脂与细胞壁化学结合，显著降低了木材的固化恢复率。但是上述改性方法均存在不足之处，如对天然木材的性能提高程度有限，且不能同时对天然木材的密度、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性能综合提高。

3、因此，如何提供一种木材改性剂及木材改性方法，使改性剂与木材发生交联反应，从而使木材的密度、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性能同时提高是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种木材改性剂及木材改性方法，以解决现有技术对木材的性能提高程度有限，且不能同时对天然木材的密度、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性能综合提高的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种木材改性剂，包括如下质量份数的组分：35～45份酚醛树脂组分、28～32份蒙脱土组分。

4、优选的，所述酚醛树脂组分中酚醛树脂的相对分子量为300～600，所述酚醛树脂组分为酚醛树脂的水溶液，酚醛树脂的固含量为20～30％；所述蒙脱土组分为蒙脱土的水分散液，所述蒙脱土组分中蒙脱土的质量浓度为1～3％。

5、本发明的另一目的是提供一种利用所述木材改性剂进行木材改性的方法，包括以下步骤：

6、1)采用木材改性剂对待处理的木材进行负压浸渍，然后进行正压浸渍，得到中间产品；

7、2)将中间产品进行压缩，完成木材的改性。

8、优选的，所述负压浸渍的压力为-0.1～-0.01mpa，负压浸渍的时间为15～25min。

9、优选的，所述正压浸渍的压力为1.3～1.8mpa，正压浸渍的时间为1.2～1.8h。

10、优选的，步骤2)中的压缩率≤35％。

11、优选的，所述步骤2)中压缩的温度为130～140℃。

12、优选的，所述步骤1)中的中间产品的含水率≤10％。

13、优选的，所述步骤2)中的中间产品压缩前陈放2～3天。

14、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1、本发明采用低分子量的酚醛树脂浸渍处理木材，可以有效改善木材的密度、强度、耐磨性和尺寸稳定性；本发明还创新的引入了蒙脱土作为木材改性剂的主要组分，蒙脱土是一种由纳米硅酸盐片层构成的粘土矿物，具有片层刚度大、比表面积大、良好水/热组合特性等，因此，与酚醛树脂基体结合非常紧密，具有良好的增强效果和理想的性能；另外，蒙脱土与木材可以发生交联反应，而且木材与蒙脱土存在纳米复合效应，可使木材的性能大幅度提高，成为一种新型建筑材料。

16、2、本发明公开的木材改性方法为负压-正压交替仿生呼吸法，结合热压工艺，能够实现酚醛树脂和蒙脱土填充并固化在木材细胞内部，实现木材的增重，通过热压处理可以提高木材的综合性能；本发明公开的木材改性方法简单有效，适宜大范围推广应用。

17、3、本发明改性后的木材密度可达0.784±0.038g/cm3、增重率可达166.13±29.21％、静曲强度可达81.39±6.89mpa、弹性模量可达7.31±0.38gpa、表面硬度可达70.33±3.63hd。

技术特征：

1.一种木材改性剂，其特征在于，包括如下质量份数的组分：35～45份酚醛树脂组分、28～32份蒙脱土组分。

2.根据权利要求1所述的一种木材改性剂，其特征在于，所述酚醛树脂组分中酚醛树脂的相对分子量为300～600，所述酚醛树脂组分为酚醛树脂的水溶液，酚醛树脂的固含量为20～30％；所述蒙脱土组分为蒙脱土的水分散液，所述蒙脱土组分中蒙脱土的质量浓度为1～3％。

3.利用权利要求1～2任一项所述的木材改性剂的木材改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的木材改性方法，其特征在于，所述负压浸渍的压力为-0.1～-0.01mpa，负压浸渍的时间为15～25min。

5.根据权利要求4所述的木材改性方法，其特征在于，所述正压浸渍的压力为1.3～1.8mpa，正压浸渍的时间为1.2～1.8h。

6.根据权利要求3～5任一项所述的木材改性方法，其特征在于，步骤2)中的压缩率≤35％。

7.根据权利要求6所述的木材改性方法，其特征在于，所述步骤2)中压缩的温度为130～140℃。

8.根据权利要求3、4、5或7所述的木材改性方法，其特征在于，所述步骤1)中的中间产品的含水率≤10％。

9.根据权利要求8所述的木材改性方法，其特征在于，所述步骤2)中的中间产品压缩前陈放2～3天。

技术总结本发明属于木材改性技术领域，具体公开了一种木材改性剂及木材改性方法。本发明公开了一种由酚醛树脂和蒙脱土按特定比例制备而成的木材改性剂，利用该改性剂对待处理的木材顺次进行负压浸渍和正压浸渍，然后进行高温压缩，便完成了木材的改性。本发明公开的改性剂可以与木材发生交联反应，同步提高木材的密度、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性。技术研发人员：贺磊,张彰,杨杰芳,黄慧,邓涛,刘斌,赵攀,郭捷,高克文,熊燕萍受保护的技术使用者：江西省林业科学院技术研发日：技术公布日：2024/1/22