[发明专利]一种利用电子加速器辐照及加压技术改性木材的方法

说明书

技术领域

本发明属于木材改性方面，涉及一种利用电子加速器辐照及加压技术改性木材的方法，属于提高速生丰产木材性能领域。

背景技术

我国是世界木材及木制品的生产消费和进出口大国，据统计2007年我国木材使用量为2.8亿立方米，2010年木材需求量达到3.2亿立方米。每年缺口木材及木制品约1亿立方米，需要耗资200亿美元进口木材和林产品以补不足。随着林产品市场需求的不断增加，木材资源供应严重不足的形势异常严峻，并将在一定程度上影响我国整个国民经济的发展。另外，世界各国都在强调生态保护，对林业政策进行调整，加强天然林的保护，限制天然林的采伐和原木、锯材的出口，加大木材走私的打击力度，使我国需要进口的大径级材和名贵家具用材供应量日益减少。依靠进口木材填补我国木材需求缺口的方式越来越困难。因此，大力开展速生丰产木材深加工技术的研究与推广应用，通过改善速生丰产木材的性能，在提高速生丰产木材的附加值的基础上，拓宽速生丰产木材的应用领域，逐步减少对天然针叶和阔叶木材进口的依赖，是一项利国利民的重要工作。

速生丰产木材以生长周期短，成材率高，经济效益好为显著特点。目前，我国人工速生林面积与木材积蓄量居世界第一，主要品种有杨木、柳木、桦木、泡桐和桉木等。然而，速生木材与天然针叶木、阔叶木相比，普遍存在着树种种类少、材质差、易腐朽虫蛀等缺点，无法满足高档次木材加工业的要求，应用价值与经济价值低下。因此，以基于物理、化学原理的新技术对速生木材进行改良，使其接近或部分达到优质天然木材的性能，是世界发达国家重点研究的技术领域之一。

美国木材辐射加工(木塑复合材料)起源于上世纪60年代中叶，地板是主要产品。该产品以硬度高、耐磨而著称。从1990年至2000年，在木塑复合材料领域，美国市场增长率都保持在10％以上。2002年，北美和欧洲消费的木塑复合材料达到68万吨，并以14％和19％的速度增长，远远高于同期塑料工业的总体增长率。到2011年，美国木塑需求达到约54亿美元。目前，美国有多家大公司采用辐射法制备木塑复合材料产品。

我国对木塑复合材料的研究始于20世纪50、60年代，截至2005年年底，中国直接从事木塑复合材料研究开发、生产的企事业单位已逾150家，从业人员数万人，木塑制品年产量已接近10万吨，年产值可超过8亿元人民币。但目前我国工业化生产的主要是木纤维等与塑料混合后挤出或模压成型的木塑复合材料，辐射浸渍整块木板并未规模化生产。而木纤维等与塑料混合挤出或模压成型技术与辐射浸渍整块木板相比过程繁琐、不易操作。

发明内容

本发明在于克服上述不足，提供一种利用电子加速器辐照及加压技术改性木材的方法，该方法能显著提高速生木材的各项力学性能，而且价格低廉、投资小、易于操作、无附加毒性。

辐照技术是利用电子加速器(0.2MeV～10MeV)产生的电子束或放射性同位素(Cs-137或Co-60)产生的γ射线的能量转移给被辐照物质，电离辐射作用到被辐照的物质上，产生电离和激发，释放出轨道电子，形成自由基，发生交联、聚合、接枝等效应，控制辐照条件，可以使被辐照物质的物理性能和化学组成发生相应变化并能显著改变其外在表现性能。

本发明方法就是通过向速生木材中注入可控量的浸渍剂、偶联剂、增溶剂等有机制剂，利用自主开发的高能电子束辐照工艺所产生的交联、聚合、接枝等效应，促进有机制剂本身和有机制剂与木材纤维之间各种化学反应，在材料中形成稳定的网络结构，在保持天然木材属性的基础上，使表征木材的密度、硬度、耐磨度、色度、吸水性、耐腐蚀性与外观等特性明显提高。根据实际需求，通过调整有机制剂的种类、比例和高能电子束辐照工艺，使制备的改性速生木材接近或部分达到优质木材甚至是高档木材(如红木等)的品质。

本发明的目的是这样实现的：把速生木材刨光打磨光滑，烘干至含水率10％左右，将烘干木材放入密封罐体中进行抽真空作业，待真空度达到一定值时保持20min。打开阀门将一定浓度的有机制剂吸入密封罐体，至试剂完全覆盖木材。对密封罐体进行加压操作，至一定值，保压一定时间。打开密封罐盖，回收剩余试剂，取出加压浸渍后的速生木材，擦干木材表面残留试剂，用电子束加速器对木材进行一定剂量的辐照操作。把辐照后的木材在通风处放置两星期左右，放入烘箱中一定温度烘干，得到改性木材成品。流程如附图1所示。