[发明专利]一种环保型木材改性剂及其应用和木材改性处理方法

说明书

本发明涉及木材改性领域，具体涉及一种环保型木材改性剂，该环保型木材改性剂含有水溶性乙烯类单体、引发剂、以及任选的交联剂、催化剂和水。还公开了上述环保型木材改性剂在木材改性处理中的应用。还公开了一种木材改性处理方法，该方法包括：(1)配制上述环保型木材改性剂；(2)将所述环保型木材改性剂按照真空加压浸渍的方式浸渍木材；(3)使得步骤(2)得到的木材中的木材细胞与环保型木材改性剂进行接枝反应。本发明的改性剂具有无毒、无刺激性气味、不易挥发的优点，对木材进行处理后使得木材的强度和硬度均显著提高。

技术领域

本发明涉及木材改性领域，具体涉及一种环保型木材改性剂及其应用和木材改性处理方法。

背景技术

我国是世界上木材及其制品的消费大国，随着人民生活水平的提高，对木材数量和质量的要求也不断提高。同时我国是少林国家，大径优质木材多要依靠进口，而随着其他国家森林保护意识的增强，木材进口渠道迅速减少，进口成本也将大幅攀升。为了增加木材资源的供应量，我国大力发展了人工速生林，虽然我国拥有世界面积最大的人工林，但人工速生林存在材质疏松、密度小、强度低、耐腐性差等缺点，力学性能较差，很难作为结构材使用。

化学法处理可改善木材尺寸稳定性和耐久性，延长使用寿命，提高产品附加值，是实现木材高效利用的重要手段。其中，有机单体改性是将含有不饱和双键的低分子量单体浸渍到木材内，随后通过自由基引发、射线辐射或热催化使改性剂发生原位聚合得到改性木材，也成为塑合木(WPC)。与未改性材相比，塑合木的机械强度、尺寸稳定性和耐久性均得到很大程度的改善，因此有机单体改性木材成为了研究的热点。中国专利申请201010281962.0公开了一种高转化率的塑合木制备方法，采用先抽真空后加压浸渍的方式将有机单体浸渍到木材内，将木材用铝箔包裹，然后加热处理，有机单体转化率为75-88％，制备的塑合木顺纹抗压强度、尺寸稳定性、耐腐性均得到提高。但是该技术需要包裹铝箔纸来减少单体挥发，在包裹和拆封铝箔过程中不可避免的有乙烯类单体挥发，损害操作人员的健康，况且包裹不能改变乙烯类单体的蒸汽压，所以不能抑制乙烯基单体气化，另外，此工艺增加了包封材料和人工成本。中国专利申请200710072699.2公开了一种乙烯基单体塑合木的制备方法，各工艺在同一设备中进行，有效减少了乙烯类单体的挥发和损失，从而避免了对环境的污染和对操作人员的伤害。但是该技术需要特制的浸渍加压设备，一个工艺流程需要经过抽真空、注液、加压、排液、加热固化、冷却排液、再抽真空等诸多步骤，存在设备投资大、处理周期长、效率低下等问题。并且，该过程需要在惰性气氛中进行，对反应条件的要求较苛刻，另外，其单体在改性后的木材中的残留严重。

以上研究都不能从根本上解决常规乙烯类单体毒性大、易挥发、与木材相容性差、处理工艺复杂等问题；常规乙烯类单体留存于木材中难以去除，导致改性材常带有难闻气味以及应用后缓慢释放毒性单体，污染环境。

发明内容

本发明的目的是为了解决塑合木制备过程中常规乙烯类单体挥发损失大、单体转化率低、严重污染环境、聚合物与木材细胞壁之间界面相容性差等问题。本发明提供了一种环保型木材改性剂及其应用和木材改性处理方法。本发明采用的水溶性乙烯类单体极性较高，具有很好地亲水性和生物相容性，容易进入木材细胞壁。在引发剂的作用下，乙烯类单体与细胞壁纤维素之间形成共价键，细胞壁内聚合形成的聚合物与细胞壁基质实现一步接枝键联，以提高乙烯类单体与木材细胞壁的界面结合性能。本发明采用的乙烯类单体以水为溶剂，避免使用丙酮、二甲苯、氯仿等有毒且易挥发的有机溶剂，是一种绿色环保的处理技术；另外，本发明制备的改性剂无色无味、不易挥发、接枝聚合温度低、单体转化率高，在现有设备条件下就能完成，是一种简单可行的处理方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种环保型木材改性剂，该环保型木材改性剂含有水溶性乙烯类单体、引发剂、以及任选的交联剂、催化剂和水。