[发明专利]一种改性木材及改性木材的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性木材及改性木材的制备方法，所述改性木材包括木材本体以及位于木材本体的空隙中水化硅酸钙凝胶。本发明提供的改性木材密度大、尺寸稳定性，力学性能优良。所述改性木材的制备方法包括以下步骤：1)将组分A引入到木材本体的孔隙中，得到负载组分A的木材；2)将组分B引入到所述负载组分A的木材的孔隙中，使其与孔隙中的组分A发生反应，生成水化硅酸钙凝胶。本发明所提供的采用无机组分对木材进行强化的方法节能，环保。木材经强化后，所得木材性能优异，具有极高的推广及应用价值。

技术领域

本发明涉及一种改性木材及改性木材的制备方法和应用。

背景技术

随着天然林保护不断加强，森林采伐由天然林向人工林快速转变。然而，人工林中一些品质较差的树种，如落叶松、樟子树、桦木、马尾松等没有得到高效利用。为实现人工林木材资源的有效配置，人工林木材的改性越来越重要。因此，未来我国木材改性的重点仍是抵挡木材的高档化，从提高木材的密度、强度，改善木材的尺寸稳定性等方面提高木材的利用率，延长木材的使用寿命。

传统的木材改性技术主要包括木材塑合、木材浸渍、木材热处理、木材乙酰化等其他的木材改性方法。在上述方法中，浸渍法是木材改性过程中最常见的方法，该方法主要是在压力作用下使浸渍液有效进入木材内部，改善木材性能。采用浸渍法强化木材最常见的浸渍用物质主要为树脂，常用的有酚醛树脂、脲醛树脂、糖醇树脂、间本二酚树脂等。但上述几类树脂均属有机物，易老化，会对木材的体积稳定性产生不利影响。

目前，关于采用纯无机胶结材料来改善木材性能的案例相对较少，大多数改性方法是采用无机与有机复合体系对木材进行改性。申请号201611043422.2提供了一种木材改性方法，使用铝溶胶、硅氧偶联剂KH550和聚乙二醇400溶于水中制备成处理液，与稀水玻璃溶液先后进行真空加压浸渍，所得改性杉木具有良好的尺寸稳定性，抗收缩系数可达34.21，稳定系数达80％以上。除冲击韧性有所降低外，其余指标，如抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度及硬度等主要力学性能指标均有所提高。同时，申请号201910763496.0提出了采用聚乙二醇(分子量400-2000)与硅溶胶复合的木材改性剂来改善木材性能，改性后的木材尺寸稳定性、热性能、耐久性等均有所提高。此外，申请号为201811069590.8提出采用分子量为1700-2500的聚乙烯醇、硅酸钠、二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝、氧化锌、硅酸铝、水配置的木材改性剂，经浸渍处理后，所得改性木材的力学性能有所提高，且具有阻燃抑烟特性。申请号为201410292544.X提出采用水性硅溶胶、氨基硅油、去离子水和非离子表面活性剂配置的木材改性剂，经浸渍后木材的性能也有所提升。

但上述改性剂中均含有有机成分，在长期服役过程中有机成分易挥发流失，对木材的耐久性造成不利影响。因此，寻求一些稳定的无机胶结剂来改善木材性能的方法尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种改性木材及其制备方法，该方法能够使木材矿化，改善木材密度、尺寸稳定性，优化木材的力学性能。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种改性木材，包括木材本体以及位于木材本体孔隙中的水化硅酸钙凝胶。

根据本发明的一些实施方式，木材本体来自于杨木、樟木、柳木和马尾松中的一种或多种。

根据本发明的一些实施方式，木材本体的密度为0.4g/cm³～0.6g/cm³。

本发明第二方面提供一种改性木材的制备方法，包括以下步骤：

1)将组分A引入到木材本体的孔隙中，得到负载组分A的木材；

2)将组分B引入到负载组分A的木材的孔隙中，使其与孔隙中的组分A发生反应，生成水化硅酸钙凝胶。