一种防腐组合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于木材防腐，具体涉及一种防腐组合物及其制备方法和在木材防腐中的应用。

背景技术：

1、为解决铁路平车木地板力学性能稳定性差、易损坏、易腐蚀以及使用寿命短等问题，达到降低运用维修成本、使平车与通用货车修程保持一致的目标(服役周期不低于9年)，中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所研制了用于平车地板的木颗粒增强的发泡聚氨酯复合板材，且已在全路大规模推广使用。该复合板材已于2021年10月申请中国发明专利，申请号cn202111226707.0。为保证复合板材长寿命、高性能的使用要求，该发明专利申请对木颗粒进行了包括防腐在内的改性处理，其中使用的防腐剂选自acq(季铵铜)、sbx(硼酸盐氧化物)、cuaz(铜唑)、ddac(双癸基二甲基氯化铵)、aac(烷基氨化合物)或cc(柠檬酸铜)。铁路平车直接暴露于空气，长期经历风吹、日晒以及雨淋，传统防腐剂经雨淋、水冲后总会有一定程度的流失，从而使复合板材的性能和寿命降低。另外，acq、cuaz和cc含有cu等重金属离子，一旦流失，对铁路周边环境造成污染。目前新型有机环保型防腐剂，不含重金属离子，且与木颗粒的结合性较好，不易流失。但市售的新型防腐剂价格较高。如果按照申请号cn202111226707.0记载的工艺，但使用这类防腐剂，那么防腐剂的成本会占到复合板材制造成本的15％左右。且该防腐剂仅适用于对特定尺寸的木颗粒的防腐处理，无法对大尺寸的木块或木片甚至木材制品进行防腐处理，不能满足实际生产中多样的防腐处理需求。

2、因此需要研发出一种环保、成本低廉、防腐工艺简单、适用范围广的新型木材防腐剂。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种防腐组合物及其制备方法和应用。

2、为此，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种防腐组合物，由平时分开贮存、用时混合的a组分和b组分构成，两种组分的质量比为a:b＝1:0.5～2.0；

4、以所述a组分的总质量为100％，a组分的组成为：

5、分散剂2％～15％，防腐防虫剂2％～12％，杀菌抑菌剂5％～40％，助溶剂2％～15％，消泡剂0％～0.1％，余量为水；

6、其中，所述分散剂选自tx-10、op-10、op-40、ope-10、np-10、apg、span、tween、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫磺酸钠中的一种或任意比例的多种；防腐防虫剂选自三乙醇胺、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯和联苯菊酯中的一种或任意比例的多种；杀菌抑菌剂选自四氯间苯二腈、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、戊唑醇、克霉唑、三唑酮、丙环唑和己唑醇中的一种或是多种；

7、以所述b组分的总质量为100％，b组分的组成为：

8、聚合物乳液10％～50％，有机硅助剂5％～20％，防腐杀菌促进剂1％～10％，余量为水；

9、其中，所述防腐杀菌促进剂选自壳聚糖、纳米二氧化钛、有机蒙脱土、木质素和纤维素中的一种或任意比例的多种。

10、优选地，所述a组分和b组分的质量比为a:b＝1:0.6～1.5。

11、作为一个优选的实施方案，以所述a组分的总质量为100％，a组分的组成为：

12、分散剂8％～12％，防腐防虫剂5％～10％，杀菌抑菌剂15％～25％，助溶剂3％～10％，消泡剂0％～0.05％，余量为水。

13、作为一个更优选的实施方案，以所述a组分的总质量为100％，a组分的组成为：

14、分散剂10％，防腐防虫剂5％，杀菌抑菌剂20％，助溶剂5％，消泡剂0％～0.02％，余量为水。

15、优选地，所述分散剂选自op-10和/或tx-1。

16、优选地，所述防腐防虫剂为三乙醇胺。

17、优选地，所述杀菌抑菌剂为四氯间苯二腈、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、克霉唑和丙环唑中的一种或任意比例的多种。

18、优选地，所述助溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、二甲苯和乙醚中的一种或任意比例的多种。

19、更优选地，所述助溶剂为乙醇。

20、优选地，消泡剂选自聚醚改性聚硅氧烷消泡剂、二甲基硅油、纳米二氧化硅、硅氧烷消泡剂、乳液型硅油聚醚消泡剂、聚乙烯醇中的一种或任意比例的多种。

21、优选地，所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷消泡剂。

22、作为一个优选的实施方案，以所述b组分的总质量为100％，b组分的组成为：

23、聚合物乳液10％～20％，有机硅助剂8％～15％，防腐杀菌促进剂3％～8％，余量为水。

24、作为一个更优选的实施方案，以所述b组分的总质量为100％，b组分的组成为：

25、聚合物乳液15％，有机硅助剂10％，防腐杀菌促进剂5％，余量为水。

26、优选地，所述聚合物乳液选自改性丙烯酸聚合物乳液、硅氧烷乳液、聚三聚氰胺乳液、聚乙烯醇乳液、聚氨酯乳液、聚脲乳液中的一种或任意比例的多种。

27、更优选地，所述聚合物乳液为改性丙烯酸聚合物乳液。

28、优选地，所述有机硅助剂选自fairland2408、silwet408、b-204、s-309、tech-408、kh-550、kh-560、kh-570、kh-792和改性聚三硅氧烷中的一种或任意比例的多种。

29、更优选地，所述有机硅助剂为改性聚三硅氧烷。

30、优选地，所述防腐杀菌促进剂为壳聚糖。

31、还优选地，所述a组分和b组分的贮存温度为10～30℃，贮存时间不超过6个月。

32、本发明还有一个目的在于提供所述防腐组合物的制备方法，包括以下步骤：

33、i.按照百分比准备各原料

34、ii.a组分的制备

35、将不溶于水的防腐防虫剂或杀菌抑菌剂加入到助溶剂中，搅拌至完全溶解，必要时加热，得到活性饱和溶液；将除消泡剂外的其它原料加入水中，充分搅拌至混合均匀，根据产生气泡情况，加入或不加入消泡剂，然后搅拌下缓慢加入所述活性饱和溶液；加毕，高速搅拌至少30min，即得；密封贮存，备用；

36、iii.b组分的制备

37、将聚合物乳液、有机硅助剂、防腐杀菌促进剂和水混合，高速搅拌至少30min，即得；密封贮存，备用。

38、优选地，所述高速搅拌是指搅拌速度≥1500r/min。

39、本发明还有一个目的在于提供一种防腐剂，由上述防腐组合物和水构成，所述防腐组合物和水的质量比为1:5～30。

40、作为一个优选的实施方案，所述防腐组合物和水的质量比为1:10～20。

41、本发明还提供所述防腐剂的制备方法，包括如下操作：

42、将所述a组分和水混合，搅拌均匀；然后搅拌下加入所述b组分；继续搅拌至少5min，即得。

43、本发明还有一个目的在于提供上述防腐组合物或上述防腐剂在木材或木材制品防腐中的应用。

44、作为一个优选的实施方案，本发明所述防腐组合物在木材或木材制品防腐中的应用包括如下操作：

45、将本发明所述防腐组合物与水按照质量比1:5～30，优选1:10～20混合，然后与木材或木材制品充分接触，最后将接触后的木材或木材制品干燥。

46、作为另一个优选的实施方案，本发明所述防腐剂在木材或木材制品防腐中的应用包括如下操作：

47、将本发明所述防腐剂与木材或木材制品充分接触，最后将接触后的木材或木材制品干燥。

48、本发明还提供一种木材或木材制品的防腐处理工艺，包括：将木材或木材制品与本发明所述防腐剂充分接触，然后干燥；所述防腐剂用量不低于200～400kg/吨木材或木材制品。

49、优选地，所述木材选自木块、木片或木颗粒。

50、优选地，所述木材制品选自任意原木板材或含木复合板材；更优选地，所述木材制品是木颗粒增强的复合板材；特别优选地，所述木材制品是中国发明专利申请cn202111226707.0记载的铁路平车用复合板材。在此，将申请号cn202111226707.0的发明专利申请的申请文件全文引入本说明书。

51、由此，本发明提供一种经过上述防腐处理工艺得到的防腐木材或防腐木材制品。

52、作为一个优选的实施方案，本发明提供一种防腐木颗粒，长度5mm～50mm，粒径1mm～5mm，通过如下工艺p1或p2制备得到：

53、p1.将本发明所述的防腐剂以浸泡、喷淋或熏蒸的方式与含水量在50％以下的块状木材或片状木材充分接触，然后依次进行预烘干、破碎、烘干和筛粒，制得长度5mm～50mm、粒径1mm～5mm、含水率2％～20％的防腐木颗粒；所述防腐剂用量不低于300kg/吨木材，烘干温度80℃～100℃，每次30～60min；或

54、p2.将本发明所述的防腐剂以浸泡、喷淋或熏蒸的方式与含水量在50％以下的木颗粒粗料充分接触，然后进行烘干和筛粒处理，制得长度5mm～50mm、粒径1mm～5mm、含水率2％～20％的防腐木颗粒；所述防腐剂用量不低于200kg/吨木颗粒粗料，烘干温度80℃～100℃，每次30～60min。

55、优选地，所述工艺p1中，所述块状木材的尺寸为：长度5cm～10cm、宽度5cm～10cm、厚度1cm～4cm；所述片状木材的尺寸为：长度50cm～100cm、宽度50cm～100cm、厚度2mm～4mm。

56、优选地，所述工艺p2中，所述木颗粒粗料的尺寸为：长度10mm～80mm、粒径1mm～8mm。

57、作为另一个优选的实施方案，本发明还提供一种防腐的木颗粒复合板材，包括防腐木颗粒和发泡聚氨酯，制备工艺包括如下p3或p4步骤：

58、p3.将包括本发明所述防腐木颗粒在内的所有原料按照配比混合，压制成型，切割至要求尺寸；或

59、p4.将已经压制成型且切割至要求尺寸的木颗粒复合板材与本发明所述防腐剂充分接触，≤70℃下烘干至含水量5％～15％；所述防腐剂的用量不低于200kg/吨木颗粒复合板材。

60、优选地，所述工艺p4中，采用常温常压浸泡法、加压浸泡法、扩散法、热冷槽法或熏蒸法使所述防腐剂与所述木颗粒复合板材充分接触。

61、更优选地，所述工艺p4中，所述木颗粒复合板材常温常压浸泡在所述防腐剂中不少于60天，或加压浸泡在所述防腐剂中不少于15天。

62、扩散法，也叫浓度扩散法，将木材或木材制品先泡于水中，使其充分吸收水，再将其置于高浓度的防腐剂中，使防腐剂扩散渗透。

63、热冷槽法，包括如下操作：将木材或木材制品先在热防腐剂中蒸煮一段时间，然后迅速移入冷(或温度较低)防腐剂中浸渍；或在原槽中使热防腐剂冷却，或由冷防腐剂替代热防腐剂，使木材或木材制品内部胞腔形成负压，从而使防腐剂渗入木材或木材制品。

64、采用p4工艺能够使防腐剂吸附在木颗粒复合板材的表层及其次表层，而p3工艺得到的复合板材所有木颗粒均得到防腐保护。因此优选p3工艺。

65、此外，本发明还提供一种防腐的铁路平车用复合板材，包括承载层和设置在承载层一侧的加强层；所述承载层由本发明所述防腐木颗粒增强的发泡聚氨酯制成，厚度55-75mm。

66、本发明还提供另一种防腐的铁路平车用复合板材，包括承载层和设置在承载层一侧的加强层；所述承载层由原木颗粒增强的发泡聚氨酯制成，厚度55-75mm；上述防腐的铁路平车用复合板材的制备方法包括：将包括承载层和加强层的铁路平车用复合板材与本发明所述防腐剂充分接触，然后在≤70℃下烘干至含水量5％～15％；所述防腐剂的用量不低于200kg/吨复合板材。

67、本发明所述防腐组合物的各种原料，均可以通过公开途径购买得到。是市售的商品。如所述a组分中的消泡剂，可以选用广东中联邦精细化工有限公司出品的聚醚改性硅消泡剂b-0518、硅氧烷消泡剂b-511和/或硅聚醚消泡剂b-223。再如所述b组分中的聚合物乳液，可以选用万华化学集团股份有限公司出品的改性丙烯酸聚合物乳液4507、4508或4509，也可以选用安徽飞秒化工有限公司出品的聚氨酯乳液fs-1551。还比如所述b组分中的有机硅助剂可以选用武汉拉那白医药化工有限公司出品的乙氧基改性聚三硅氧烷或湖北隆胜四海新材料有限公司出品的聚醚改性聚三硅氧烷。

68、本说明书中，如无特殊说明，所述“水”是指经过净化处理的蒸馏水、去离子水、饮用级自来水等；作为所述助溶剂的有机溶剂，如乙醇等，都是指无水溶剂，如无水乙醇。所述“原木颗粒”是指没有经过防腐处理的木颗粒。

69、本发明提供的防腐组合物，原料价廉、易得，与市售新型防腐剂相比有明显的价格优势。

70、经过本发明提供的防腐剂处理而制备得到的防腐木颗粒与聚氨酯的相容性较好，不影响聚氨酯的固化反应，复合板材的力学强度满足铁路平车的使用要求。经过实践验证，本发明提供的防腐的木颗粒复合板材的制造工艺稳定，批间一致性良好。

71、其次，经过本发明所述防腐剂处理的木颗粒具有优异的防腐耐腐性能。以该木颗粒为原料制备的复合板材达到了强耐腐等级，能够满足铁路平车户外工况下地板使用9年以上的要求。且本发明的防腐剂的主要成分均为有机环保型材料，不含重金属离子，防腐剂能够长期牢固地与木颗粒结合，不易流失。因此，本发明的防腐剂对环境友好。

72、最后，本发明的防腐处理工艺多样化，可以根据实际情况，在复合板材(尤其是铁路平车用地板)不同工艺阶段择优对木材、木颗粒或复合地板进行防腐处理，以提高生产效率、保证产品质量。