專利名稱:無污染松木木材改性方法及其組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及木材的改性,尤其是松木木材的無污染改性方法,本發(fā)明還涉及松木改性用組合物。
為了擴大對松木木材資源的利用,北美從50年代開始研究松木的加工處理辦法,日本從60年代開始研究落葉松的工業(yè)利用,我國從80年代以后開始研究馬尾松木材綜合改性技術(shù),脫脂處理是松木改性的重點。從南京林業(yè)大學(xué)苗平等人在《林業(yè)科技開發(fā)》1999第4期上發(fā)表的“松木脫脂技術(shù)進展”,以及潘彪等人在《中國木材》2000年第2期上發(fā)表的“木材脫脂處理”文中可知,目前幾種實用的松木脫脂方法有堿液浸煮法、高壓汽蒸干燥法和高壓汽蒸減壓干燥法等。后兩種方法要用到高壓或高壓-真空設(shè)備,如申請?zhí)?820120,公開號CN8820120U的實用新型專利申請說明書所披露的“木材脫脂釜”,該設(shè)備投資較大,且一般認為其脫脂效果不很理想,適用于大型木材加工廠對樹脂含量較低,或脫脂要求不高的松木進行脫脂處理。堿液浸煮法是使用較多的一種辦法,具有設(shè)備投資小,脫脂效果較好等特點,但處理后的木材顏色較深,光澤度低。近年來該法經(jīng)過改良也有所進展,如申請?zhí)?9115393.6,公開號CN1275473A發(fā)明專利申請公開說明書披露了一種松木脫脂劑,由表面活性劑、滲透劑、保護劑以及堿性物質(zhì)過硼酸鈉、硅酸鈉、碳酸鈉等組成;申請?zhí)?8105016.4,公開號CN1034885A的發(fā)明專利申請公開說明書披露了高壓-堿液法工藝;申請?zhí)?8107213.5公開號CN1204569A的發(fā)明專利申請公開說明書披露了真空-高壓-堿液法工藝及設(shè)備。堿性脫脂最大的弊病是脫脂廢液中含有大量的松香皂、多糖物質(zhì)及其它木材堿溶物,直接排放或僅經(jīng)簡單的中和處理便排放,會給環(huán)境帶來嚴重的危害,造成類似于造紙廢水般的污染。如果單為脫脂投入污水處理設(shè)備,則相對于木材脫脂所創(chuàng)造的經(jīng)濟價值而言,投資規(guī)模實在過于龐大,得不償失。
松木脫脂后,松木的溢脂及變形性問題得到了解決,但木材強度下降較大,有時下降大于20%,特別是堿煮法脫脂的松木,脆性增大更加明顯,因而限制了松木木材的推廣和使用。
日本特許昭59-19801、平1-136704及US4276329等專利文件公開了用酚醛樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、丙烯酸樹脂,在高壓下浸注處理木材來改善質(zhì)軟、強度低的木材的形變性及強度。申請?zhí)?7106340.9,公開號CN1031958A的發(fā)明專利申請公開說明書披露了將松木用乙醇回流3~4小時進行表面脫脂,減壓浸泡苯乙烯單體或苯乙烯-丙烯腈混合單體12小時,再加壓到1.5~2.5atm、加熱到90~120℃3~4小時進行表面塑化,其工藝過程和設(shè)備繁雜,而且加工成本過高。對脫脂(或脫油)后的松木進行返脂和返脂-阻燃二合一(即所注入的樹脂具有阻燃性)處理方法,仍未見文獻報道。
木材的改性處理產(chǎn)生廢液,木制品的加工生產(chǎn)過程中也產(chǎn)生大量的制材剩余物(板邊、木皮、刨花和鋸末等),稍有處理不當(dāng),也會造成嚴重的環(huán)境污染。這是松木木材改性處理及其加工過程必須正視的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述脫油固脂工藝所用的組合物。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的脫油固脂工序所采用的組合物組成為(wt%)水溶性含氮有機化合物0.05~2%、鎂鹽0.2~1%、硼酸0.2~1%、乳化劑0.05~0.5%、滲透劑0.05~0.1%、磷酸適量,調(diào)pH=7.5~8.0、水余量。脫油固脂處理溫度為80~105℃,壓力為常壓,處理時間為3~10小時。脫油固脂的松木干燥后,置于真空罐中,抽真空0.5~1小時,真空度為-0.09~-0.095MPa,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡1~5小時。
其中,水溶性含氮有機化合物可選用C4~12脂肪胺、1,6-己二胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺、苯駢三氮唑等化合物的一種或者多種,鎂鹽可選用硫酸鎂、硝酸鎂或氯化鎂,乳化劑選十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉中的其一,滲透劑為低泡OK油。
返脂工藝所采用的水溶性高分子阻燃樹脂,粘度為120~280mPa·S,由阻燃單體、助滲劑與其它原料合成而得。阻燃單體可采用磷酸胍、硝酸胍或蜜胺等多氮有機化合物,助滲劑選用分子量800~3000的聚乙二醇(PEG)。具體配比如下(質(zhì)量分)甲醛(含量≥35%)750~850、尿素110、阻燃單體320~450、濃氨水適量、濃磷酸適量、PEG5~12、水加入至(氨水量+磷酸量+水量)820。
脫油固脂組合物經(jīng)4~6個循環(huán)使用后,顏色變?yōu)樯钭厣鼡Q新的溶液方能保證使用效果。可用粉碎后的木皮、板邊、刨花、和鋸末等制材剩余物,吸收中和后的脫固廢液,如用工業(yè)磷酸將脫油固脂廢液調(diào)整pH至5.5~6.5,然后噴淋到已粉碎成粒徑≤1mm的制材剩余物粉末上,攪拌混合均勻,堆放備用。該混合物含有大量的胺鹽或其它水溶性含氮成分,用磷酸中和后成為易被植物吸收之速效氮和有效磷肥料,其中所含的鎂、硼也是植物生長必需之微量元素,可用直接用作植物無土栽培基質(zhì),種植無公害蔬菜、室內(nèi)觀賞花卉等,或用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)用有機-無機復(fù)合肥的原料。
松木木材改性后,不僅解決了溢脂變形問題,提高了強度和耐久性,還具有一定的防潮、防霉和防蛀能力,其密度、強度及變形性均可與優(yōu)質(zhì)木材相媲美。本發(fā)明在不造成環(huán)境污染的前提下,大大地提高了松木的品質(zhì)及經(jīng)濟價值,為社會增加了一種來源廣泛的優(yōu)質(zhì)木材資源,起到抑制亂砍濫伐資源林、生態(tài)林現(xiàn)象和保護生態(tài)環(huán)境之積極作用。
實施例1松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├?br>
組合物(wt%)正丁胺0.8%、硫酸鎂0.5%、硼酸1%、十二烷基苯磺酸鈉0.1%、OK油0.1%、磷酸0.3%、水97.2%。處理溫度95℃。處理時間4小時。
實施例2 松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├?br>
組合物(wt%)月桂胺0.5%、硫酸鎂0.8%、硼酸1%、十二烷基硫酸鈉0.2%、OK油0.08%、磷酸0.15%、水97.3%。處理溫度80℃。處理時間10小時。
實施例3 松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├?br>
組合物(wt%)1,6己二胺1%、氯化鎂0.7%、硼酸0.5%、十二烷基苯磺酸鈉0.5%、OK油0.05%、磷酸0.7%、水96.6%。處理溫度105℃。處理時間6小時。
實施例4 松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├?br>
組合物(wt%)六次甲基四胺2%、硝酸鎂1%、硼酸0.8%、十二烷基硫酸鈉0.2%、OK油0.1%、磷酸0.1%、水95.8%。處理溫度85℃。處理時間8小時。
實施例5 松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├?br>
組合物(wt%)苯駢三氮唑0.2%、硫酸鎂0.5%、硼酸0.2%、十二烷基苯磺酸鈉0.5%、OK油0.07%、磷酸0.1%、水98.4%。處理溫度100℃。處理時間9小時。
實施例6 松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├?br>
組合物(wt%)三乙烯四胺0.1%、氯化鎂0.3%、硼酸0.4%、十二烷基硫酸鈉0.08%、OK油0.1%、磷酸0.2%、水98.8%。處理溫度85℃。處理時間5小時。
實施例7 松木木材脫油固脂工序?qū)嵤├=M合物(wt%)正丁胺0.4%、六次甲基四胺0.8%、氯化鎂0.2%、硼酸0.6%、十二烷基硫酸鈉0.1%、OK油0.05%、磷酸0.5%、水97.75%。處理溫度100℃。處理時間8小時。
實施例8 脫油固脂后松木返脂工序?qū)嵤├?br>
阻燃樹脂配方(質(zhì)量分)甲醛(含量≥ 35%)750、尿素110、硝酸胍320、濃氨水適量、濃磷酸適量、PEG-80010、水加入至(氨水量+磷酸量+水量)=820。抽真空1小時,真空度為-0.095MPa,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡2小時。
實施例9 脫油固脂后松木返脂工序?qū)嵤├?br>
阻燃樹脂配方(質(zhì)量分)甲醛(含量≥ 35%)820、尿素110、磷酸胍430、濃氨水適量、濃磷酸適量、PEG-20008、水加入至(氨水量+磷酸量+水量)=820。抽真空0.5小時,真空度為-0.09MPa,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡5小時。
實施例10 脫油固脂后松木返脂工序?qū)嵤├?br>
阻燃樹脂配方(質(zhì)量分)甲醛(含量≥ 35%)800、尿素110、硝酸胍380、濃氨水適量、濃磷酸適量、PEG-200010、水加入至 (氨水量+磷酸量+水量)=820。抽真空0.5小時,真空度為-0.09MPa,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡4小時。
實施例11 脫油固脂后松木返脂工序?qū)嵤├?br>
阻燃樹脂配方(質(zhì)量分)甲醛(含量≥35%)850、尿素110、蜜胺320、濃氨水適量、濃磷酸適量、PEG-100012、水加入至(氨水量+磷酸量+水量)=820。抽真空1小時,真空度為-0.09MPa,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡1小時。
實施例12 脫油固脂后松木返脂工序?qū)嵤├?br>
阻燃樹脂配方(質(zhì)量分)甲醛(含量≥35%)800、尿素110、磷酸胍400、濃氨水適量、濃磷酸適量、PEG-30005、水加入至(氨水量+磷酸量+水量)=820。抽真空1小時,真空度為-0.095MPa,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡3小時。
實施例13 脫油固脂廢液綜合利用實施例。
脫油固脂廢液5kg,用0.3kg磷酸調(diào)節(jié)ph值,溶入2kg磷酸二氫鉀和1.5kg尿素,噴入20kg的木糠中,混均后堆放??捎糜诨ɑ軣o土栽培的基質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種無污染松木木材改性方法,包括脫油固脂、干燥、阻燃返脂等工序,其特征在于所述的脫油固脂工序溫度為80~105℃,常壓下采用中性組合物處理3~10小時;所述的阻燃返脂工序真空度為-0.09~-0.095MPa,抽真空0.5~1小時,吸入水溶性高分子阻燃樹脂后解除真空浸泡1~5小時。
2.如權(quán)利要求1的方法,其中所述的水溶性高分子阻燃樹脂,粘度為120~280mPa·S,由阻燃單體、助滲劑與其它原料合成而得。
3.如權(quán)利要求1或2的方法,其中所述的水溶性高分子阻燃樹脂配比為甲醛(含量≥35%)750~850、尿素110、阻燃單體320~450、助滲劑5~12、其余量為820。
4.如權(quán)利要求3的方法,其中所述的阻燃單體為磷酸胍、硝酸胍或蜜胺;所述的助滲劑為分子量800~3000的聚乙二醇;所述的其余量為氨水、磷酸及水的量。
5.一種如權(quán)利要求1所述的中性組合物,其特征在于含有水溶性含氮有機化合物、鎂鹽、硼酸、乳化劑、滲透劑,pH為7.5~8.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物,其特征在于所述的氮基有機化合物為C4~12脂肪胺、1,6-己二胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺或苯駢三氮唑的一種或者多種;所述的鎂鹽為硫酸鎂、硝酸鎂或氯化鎂;所述的乳化劑可選十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉;所述的滲透劑為低泡OK油。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的組合物,其特征在于其特征在于含有0.05~2%的氮基有機化合物、0.2~1%的鎂鹽、0.2~1%硼酸、0.05~0.5%乳化劑、0.05~0.1%滲透劑,用磷酸調(diào)pH至7.5~8.0,余量為水。
全文摘要
本發(fā)明涉及松木木材的改性方法及其組合物。改性主要為脫油固脂和阻燃返脂工序,將松木中可流動的松節(jié)油脫除、松香固定后,重新注入一種可固化的水溶性樹脂,脫油固脂處理溫度為80~105℃,常壓下處理3~10小時,然后抽真空0.5~1小時,在-0.09~-0.095MPa的真空下吸入水溶性高分子阻燃樹脂,解除真空后浸泡1~5小時。脫油固脂組合物含有水溶性含氮有機化合物、鎂鹽、硼酸、乳化劑、滲透劑等,pH為7.5~8.0。處理后的松木解決了溢脂變形問題,又提高了強度和耐久性,并具有阻燃性。
文檔編號B27K5/00GK1398704SQ02121549
公開日2003年2月26日 申請日期2002年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者陳萬利, 吳子良 申請人:廣西三奇工貿(mào)有限責(zé)任公司