CN106217536B - 一种交联型木材改性剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交联型木材改性剂，由以下重量份的组分组成：甲醛100份，尿素5～15份，二苯基甲烷二异氰酸酯30～50份，烷基硅醇5～10份，碱性催化剂5～10份，有机溶剂100～200份和水1500～2000份；该改性剂按照如下方法合成：1）在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯及有机溶剂，搅拌均匀后，加入烷基硅醇，反应后，再加入部分甲醛升温反应；2）再加入尿素和碱性催化剂3）将剩余的甲醛溶液和剩余的碱性催化剂加入反应釜中；4）将水平分三等份，分三次加入；采用该改性剂对人工林木材进行真空加压浸渍处理，可使木材的尺寸稳定性、硬度和抗水性得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种交联型木材改性剂。
背景技术
木材是当今社会公认的四大建材中唯一可再生的建材资源，它几乎出现在各行各业中。从远古时代的猿人栖树而息到钻木取火，再到现代的家居作业，人类从未离开过木材，可以说人类的发展也是伴随着木材进行的。
随着人类文明的发展，无论是造纸业、家具业、包装业、汽车行业等等各种行业都离不开木制品的身影。木材的消耗量越来越大，我国也由一个森林储量大国变成了一个木材进口大国，而且国内木材需求缺口日益增大。为了缓解这种供需矛盾，国家提出了速生丰产林建设的计划，但是随着速生丰产林面积的增加，国内木材缺口应该缩小，但是经过调查发现效果并没有像预想的那么凑效，究其原因主要是因为速生林的材质不理想，易发生变形、密度低，而且硬度不高，只能使用在一些对材质要求较低的行业。所以只有将速生材进行优化，提高其性能，这样才能缓解目前的供需难题。
发明内容
本发明提供一种交联型木材改性剂。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是这样的，一种交联型木材改性剂，由以下重量份的组分组成：甲醛100份，尿素5～15份，二苯基甲烷二异氰酸酯30～50份，烷基硅醇5～10份，碱性催化剂5～10份，有机溶剂100～200份和水1500～2000份；
该改性剂按照如下方法合成：
1)在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯及有机溶剂，搅拌均匀后，加入烷基硅醇，室温下反应0.5～2小时，再加入1/3～1/2甲醛升温至60℃，保温反应1～4小时；
2)将尿素加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入1/3～1/2碱性催化剂，将釜温控制在45～60℃，反应1～4小时；
3)将剩余的甲醛溶液和剩余的碱性催化剂加入反应釜中，将釜温升至85℃～90℃，保温1-2h；
4)将水平分三等份，分三次加入；控制釜内温度在70～80℃，流加入第一份水，反应0.5～2小时后升温到100～120℃反应0.5～2小时；降温至70～80℃，流加入第二份水，反应0.5～2小时后，将至40～50℃，加入第三份水，拌均匀，出料。
所述的烷基硅醇为三甲基硅醇，叔丁基二甲基硅烷醇或癸醇。
所述的碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、乙二胺中的一种或多种。
所述的有机溶剂为丙酮、丁酮或甲苯。
本发明首先用烷基硅醇对MDI分子结构进行改性，形成预聚合物，一方面改变其对称的分子结构，降低其NCO官能团活性，使体系中各分子之间产生活性差异，以便后续与水的反应产生快慢不同的速度，避免“聚脲”渣子的生成，另一方面，有机硅的有机端会在毛细管内均匀排列，形成一层疏水膜，抑制毛细管对水的吸附作用，提高了木材的抗水性。
采用该改性剂对人工林木材进行真空加压浸渍处理，可使木材的尺寸稳定性、硬度和抗水性得到大幅提高，改性后的木材可广泛用于地板、门窗、家具、户外平台甲板等产品的加工，大幅提高了人工林木材的应用价值，对实现以人工林代替天然林资源，缓解我国木材供需矛盾，实现森林资源可持续发展利用具有重要意义。
具体实施方式
实施例1
一种交联型木材改性剂，由以下重量份的组分组成：甲醛100份，尿素5份，二苯基甲烷二异氰酸酯50份，三甲基硅醇10份，氢氧化钠5份，丙酮100份和水1500份；
该改性剂按照如下方法合成：
1)在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯及丙酮，搅拌均匀后，加入三甲基硅醇，室温下反应0.5小时，再加入1/3甲醛升温至60℃，保温反应1小时；
2)将尿素加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入1/3氢氧化钠，将釜温控制在45～60℃，反应2小时；
3)将剩余的甲醛溶液和剩余的氢氧化钠加入反应釜中，将釜温升至85℃～90℃，保温1-2h；
4)将水平分三等份，分三次加入；控制釜内温度在70～80℃，流加入第一份水，反应0.5小时后升温到100～120℃，反应0.5小时；降温至70～80℃，流加入第二份水，反应0.5小时后，将至40～50℃，加入第三份水，拌均匀，出料。
实施例2
一种交联型木材改性剂，由以下重量份的组分组成：甲醛100份，尿素15份，二苯基甲烷二异氰酸酯30份，叔丁基二甲基硅烷醇5份，氢氧化钾10份，丁酮200份和水2000份；
该改性剂按照如下方法合成：
1)在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯及丁酮，搅拌均匀后，加入叔丁基二甲基硅烷醇，室温下反应2小时，再加入1/2甲醛升温至60℃，保温反应4小时；
2)将尿素加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入1/2氢氧化钾，将釜温控制在45～60℃，反应4小时；
3)将剩余的甲醛溶液和剩余的氢氧化钾加入反应釜中，将釜温升至85℃～90℃，保温2h；
4)将水平分三等份，分三次加入；控制釜内温度在70～80℃，流加入第一份水，反应2小时后升温到100～120℃反应2小时；降温至70～80℃，流加入第二份水，反应2小时后，将至40～50℃，加入第三份水，拌均匀，出料。
实施例3
一种交联型木材改性剂，含有以下重量份的组分：甲醛100份，尿素10份，二苯基甲烷二异氰酸酯40份，癸醇8份，乙二胺5～10份，甲苯150份，水1800份；
该改性剂按照如下方法合成：
1)在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯及有机溶剂，搅拌均匀后，加入烷基硅醇，室温下反应0.5～2小时，再加入1/3～1/2甲醛升温至60℃，保温反应1～4小时；
2)将尿素加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入1/3～1/2碱性催化剂，将釜温控制在45～60℃，反应1～4小时；
3)将剩余的甲醛溶液和剩余的碱性催化剂加入反应釜中，将釜温升至85℃～90℃，保温1～2h；
4)将水平分三等份，分三次加入；控制釜内温度在70～80℃，流加入第一份水，反应0.5～2小时后升温到100～120℃反应0.5～2小时；降温至70～80℃，流加入第二份水，反应0.5～2小时后，将至40～50℃，加入第三份水，拌均匀，出料。
对实施例1-3得到的交联型木材改性剂的尺寸稳定性、硬度和抗水性检测进行试验，结果如表1所示。
改性方法：先在真空度-0.095MPa下保压20min，后在0.6MPa条件下，加压1.5小时，45℃干燥至含水率小于50％，55℃干燥至含水率小于30％，65℃干燥至含水率小于20％，80℃干燥至含水率小于15％，120℃干燥至含水率小于8％，干燥后的木材在热压机上进行热固压缩处理，压力为9-11MPa，温度为185-200℃。
表1
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种交联型木材改性剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：甲醛100 份，尿
素5～15 份，二苯基甲烷二异氰酸酯30～50 份，烷基硅醇5 ～10 份，碱性催化剂5 ～10 份，有机溶剂 100～200份和水1500～2000份；
该改性剂按照如下方法合成：
1）在反应釜中加入二苯基甲烷二异氰酸酯及有机溶剂，搅拌均匀后，加入烷基硅醇，室温下反应0.5～2 小时，再加入1/3～1/2甲醛升温至60℃，保温反应1～4 小时；
2）将尿素加入反应釜中，开动搅拌，缓慢加入1/3～1/2碱性催化剂，将釜温控制在45～60℃，反应1～4小时；
3）将剩余的甲醛溶液和剩余的碱性催化剂加入反应釜中，将釜温升至85℃～90℃，保温1-2h；
4）将水平分三等份，分三次加入；控制釜内温度在70～80℃，流加入第一份水，反应0.5～2小时后升温到100～120℃反应0.5～2 小时；降温至70～80℃，流加入第二份水，反应0.5～2小时后，将至40～50℃，加入第三份水，拌均匀，出料。
2.根据权利要求1所述的一种交联型木材改性剂，其特征在于，所述的烷基硅醇为三甲基硅醇，叔丁基二甲基硅烷醇或癸醇。
3.根据权利要求1所述的一种交联型木材改性剂，其特征在于，所述的碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、二乙胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种交联型木材改性剂，其特征在于，所述的有机溶剂为丙酮、丁酮或甲苯。
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