CN110802697A - 一种提高硬质木门染色性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及木材加工处理技术领域，公开了一种提高硬质木门染色性能的方法，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理20‑30分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂乳液能够降低木材与染料接触的表面张力，促进染料快速被纤维素吸收，保持染料的色相，并且染色后具有突出的光稳定性和热稳定性，而且适用于各类染料（包括酸性染料、碱性染料、活性染料等）；其中纳米粒子得以很好的分散开，能够改善硬质木材的湿摩擦牢度，具有极好的耐光牢度、耐升华牢度和耐晒牢度，除此之外，钙基结晶形成的硬化层还能在木质结构表面形成保护，从而提高木材表面的防水性，耐洗刷牢固度高。

Description

一种提高硬质木门染色性能的方法
技术领域
本发明属于木材加工处理技术领域，具体涉及一种提高硬质木门染色性能的方法。
背景技术
由于硬质木材可塑性强，环保美观等优点，在家具市场上占有一席领地，尤其是家庭必备的木门选择上，其造型多样，款式丰富，或精致的欧式雕花，或中式古典的各色拼花，或时尚现代，不同装饰风格的门给予了消费者广阔的挑选空间。
木材染色技术应用始于1913年，此后，许多学者对木材染色的基本理论以及技术做了大量的研究，使木材染色技术的实用化和工业化得到了迅速的发展。木材染色是改善木材视觉特性的一个方面，是装饰的途径之一。对木门进行染色，可以丰富造型和装饰，以加强房间的外观与色彩的美观性，染色处理后可以使木门纹理更为清晰悦目，增强木门的装饰效果。但由于硬质木材的结构特性，外加疏水作用，染料分子很难浸染上色，颜色十分不稳定，受光照和气候影响会发生变色和褪色。现有的处理方法是加大染料用量，通过真空加压、微波处理等方式提高木门的着色性能，然而这种处理方式染色后呈现的色调暗沉单一，并且颜色发深，不符合广大消费者对于色彩的审美需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高硬质木门染色性能的方法，染色时阻止硬质木材大分子中的羟基被水解，降低负电荷的排斥作用，降低阻碍，提高纤维亲和力，染料能够渗透到木材内部，促进染料快速均匀着色，保持染料的色相。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高硬质木门染色性能的方法，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理20-30分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取7.5-8.0克硫酸钙和0.5-0.6克聚丙烯酸钠置于烧杯中，加入70-80毫升蒸馏水，磁力搅拌分散30-40分钟，使用磷酸缓冲液调节体系pH值在8.8-9.0之间，加入0.30-0.35克纳米二氧化硅，超声分散60-70分钟，置于反应釜中，加压反应13-15小时，反应温度为120-130℃，反应结束后，过滤除去上澄清液，剩余产物使用去离子水以及无水乙醇各自洗涤3-5次，在80-90℃真空干燥箱中烘干产物研磨成粉；
（2）将装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶放入水浴锅中，称取15-18克聚乙烯醇和1.4-1.6克氨基磺酸钠置于四口圆底烧瓶中，加入10-12毫升液体石蜡和0.8-1.0克十二烷基硫酸钠，在65-70℃加热条件下，边搅拌边缓慢加入55-60毫升聚乙二醇水溶液，滴加完后继续搅拌，控制烧瓶中反应温度在70-80℃范围；
（3）待反应进行40-50分钟后，加入步骤（1）制备得到的干燥粉末产物，快速搅拌10-15分钟，在氮气保护下，滴加0.7-0.8毫升OP-10，滴加完后将反应体系降温至36-40℃，在氮气保护下搅拌反应40-50分钟，反应结束后自然冷却至20-25℃，将反应产物在580-600转/分钟下乳化80-90分钟，所得复合乳液密封保存，即为所述强化剂。
作为对上述方案的进一步描述，所述强化剂用量占染液质量的0.12-0.14%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述纳米二氧化硅粒径大小在10-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述超声处理功率为40-45KW，温度为55-60℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述反应釜中加压反应压力为1.35-1.40MPa。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为30-35%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述快速搅拌速度为700-800转/分钟。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有硬质木门染色性能不佳，物理辅助手段着色不当的问题，本发明提供了一种提高硬质木门染色性能的方法，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理20-30分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂乳液能够降低木材与染料接触的表面张力，促进染料快速被纤维素吸收，使染料与木门主要成分（纤维素、半纤维素和木质素）之间产生偶极之间力的作用，染色时阻止硬质木材大分子中的羟基被水解，降低负电荷的排斥作用，降低阻碍，提高纤维亲和力，染料能够渗透到木材内部，促进染料快速均匀着色，保持染料的色相，并且染色后具有突出的光稳定性和热稳定性，而且适用于各类染料（包括酸性染料、碱性染料、活性染料等）；其中纳米粒子得以很好的分散开，能够改善硬质木材的湿摩擦牢度，具有极好的耐光牢度、耐升华牢度和耐晒牢度，除此之外，钙基结晶形成的硬化层还能在木质结构表面形成保护，从而提高木材表面的防水性，耐洗刷牢固度高，本发明能够将各类染料的上染率提高至90%以上，色牢度提高2-3级，染料用量少，简化了工艺，成本显著降低，染料着色性能达到长时间内不受摩擦、清洗、日晒影响的效果，满足了消费者对于色彩的多种需求，为制造业开发多种木门产品以及装修风格提供了新的思路，拓展了染料在木材领域的应用，对硬质木材染色技术研究具有重要的理论和现实意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种提高硬质木门染色性能的方法，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理20分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取7.5克硫酸钙和0.5克聚丙烯酸钠置于烧杯中，加入70毫升蒸馏水，磁力搅拌分散30分钟，使用磷酸缓冲液调节体系pH值在8.8-9.0之间，加入0.30克纳米二氧化硅，超声分散60分钟，置于反应釜中，加压反应13小时，反应温度为120℃，反应结束后，过滤除去上澄清液，剩余产物使用去离子水以及无水乙醇各自洗涤3次，在80℃真空干燥箱中烘干产物研磨成粉；
（2）将装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶放入水浴锅中，称取15克聚乙烯醇和1.4克氨基磺酸钠置于四口圆底烧瓶中，加入10毫升液体石蜡和0.8克十二烷基硫酸钠，在65℃加热条件下，边搅拌边缓慢加入55毫升聚乙二醇水溶液，滴加完后继续搅拌，控制烧瓶中反应温度在70-80℃范围；
（3）待反应进行40分钟后，加入步骤（1）制备得到的干燥粉末产物，快速搅拌10分钟，在氮气保护下，滴加0.7毫升OP-10，滴加完后将反应体系降温至36℃，在氮气保护下搅拌反应40分钟，反应结束后自然冷却至20℃，将反应产物在580转/分钟下乳化80分钟，所得复合乳液密封保存，即为所述强化剂。
作为对上述方案的进一步描述，所述强化剂用量占染液质量的0.12%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述纳米二氧化硅粒径大小在10-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述超声处理功率为40KW，温度为55℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述反应釜中加压反应压力为1.35MPa。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述快速搅拌速度为700转/分钟。
实施例2
一种提高硬质木门染色性能的方法，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理25分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取7.8克硫酸钙和0.55克聚丙烯酸钠置于烧杯中，加入75毫升蒸馏水，磁力搅拌分散35分钟，使用磷酸缓冲液调节体系pH值在8.8-9.0之间，加入0.32克纳米二氧化硅，超声分散65分钟，置于反应釜中，加压反应14小时，反应温度为125℃，反应结束后，过滤除去上澄清液，剩余产物使用去离子水以及无水乙醇各自洗涤4次，在85℃真空干燥箱中烘干产物研磨成粉；
（2）将装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶放入水浴锅中，称取16克聚乙烯醇和1.5克氨基磺酸钠置于四口圆底烧瓶中，加入11毫升液体石蜡和0.9克十二烷基硫酸钠，在68℃加热条件下，边搅拌边缓慢加入58毫升聚乙二醇水溶液，滴加完后继续搅拌，控制烧瓶中反应温度在70-80℃范围；
（3）待反应进行45分钟后，加入步骤（1）制备得到的干燥粉末产物，快速搅拌12分钟，在氮气保护下，滴加0.75毫升OP-10，滴加完后将反应体系降温至38℃，在氮气保护下搅拌反应45分钟，反应结束后自然冷却至22℃，将反应产物在590转/分钟下乳化85分钟，所得复合乳液密封保存，即为所述强化剂。
作为对上述方案的进一步描述，所述强化剂用量占染液质量的0.13%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述纳米二氧化硅粒径大小在10-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述超声处理功率为40-45KW，温度为55-60℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述反应釜中加压反应压力为1.38MPa。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为33%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述快速搅拌速度为750转/分钟。
实施例3
一种提高硬质木门染色性能的方法，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理30分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取8.0克硫酸钙和0.6克聚丙烯酸钠置于烧杯中，加入80毫升蒸馏水，磁力搅拌分散40分钟，使用磷酸缓冲液调节体系pH值在8.8-9.0之间，加入0.35克纳米二氧化硅，超声分散70分钟，置于反应釜中，加压反应15小时，反应温度为130℃，反应结束后，过滤除去上澄清液，剩余产物使用去离子水以及无水乙醇各自洗涤5次，在90℃真空干燥箱中烘干产物研磨成粉；
（2）将装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶放入水浴锅中，称取18克聚乙烯醇和1.6克氨基磺酸钠置于四口圆底烧瓶中，加入12毫升液体石蜡和1.0克十二烷基硫酸钠，在70℃加热条件下，边搅拌边缓慢加入60毫升聚乙二醇水溶液，滴加完后继续搅拌，控制烧瓶中反应温度在70-80℃范围；
（3）待反应进行50分钟后，加入步骤（1）制备得到的干燥粉末产物，快速搅拌15分钟，在氮气保护下，滴加0.8毫升OP-10，滴加完后将反应体系降温至40℃，在氮气保护下搅拌反应50分钟，反应结束后自然冷却至25℃，将反应产物在600转/分钟下乳化90分钟，所得复合乳液密封保存，即为所述强化剂。
作为对上述方案的进一步描述，所述强化剂用量占染液质量的0.14%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述纳米二氧化硅粒径大小在10-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述超声处理功率为45KW，温度为60℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述反应釜中加压反应压力为1.40MPa。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为35%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述快速搅拌速度为800转/分钟。
对比实验
分别使用实施例1-3的染色方式为对照组，对相同浓度的染液采用上述各组方式对硬质木材进行染色（染料浓度为0.5%），以杨木板材作为实验对象，机械加工得到所需尺寸试样（每组制备5个），切割成尺寸为25厘米*15厘米*5厘米的板材，采用各组方法对木材样品进行浸染，染色温度为35℃，染色时间为45分钟，水洗后进行气干，干燥时间为6小时，对所得试样进行下一步性能试验，在相同条件下进行各项性能测试，试验中保持无关变量一致，进行结果统计分析（实验前利用统计学方法进行试验设计，然后进行试验并记录试验数据，分析得到试验结果，过程中充分利用统计学工具对结果加以最大程度的解释），结果如下表所示：
各组样品使用不同染料进行染色的上染率（%）
项目 酸性染料（%） 碱性染料（%） 直接染料（%）
实施例1 92.1 92.6 93.0
实施例2 92.3 92.8 93.3
实施例3 92.2 92.8 93.2
（所述酸性染料为酸性大红GR，碱性染料碱性嫩黄O，直接染料为直接桃红12B；试验中对于染色性能的测定采用SC-80C全自动色差计测定，对每个试样均进行6点测定然后求平均值）
本发明能够将各类染料的上染率提高至90%以上，色牢度提高2-3级，染料用量少，简化了工艺，成本显著降低，染料着色性能达到长时间内不受摩擦、清洗、日晒影响的效果，满足了消费者对于色彩的多种需求，为制造业开发多种木门产品以及装修风格提供了新的思路，拓展了染料在木材领域的应用，对硬质木材染色技术研究具有重要的理论和现实意义。

Claims (7)

1.一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，将制备得到的强化剂添加到染液中，均质处理20-30分钟后即可对硬质木门进行染色处理；所述强化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取7.5-8.0克硫酸钙和0.5-0.6克聚丙烯酸钠置于烧杯中，加入70-80毫升蒸馏水，磁力搅拌分散30-40分钟，使用磷酸缓冲液调节体系pH值在8.8-9.0之间，加入0.30-0.35克纳米二氧化硅，超声分散60-70分钟，置于反应釜中，加压反应13-15小时，反应温度为120-130℃，反应结束后，过滤除去上澄清液，剩余产物使用去离子水以及无水乙醇各自洗涤3-5次，在80-90℃真空干燥箱中烘干产物研磨成粉；
（2）将装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶放入水浴锅中，称取15-18克聚乙烯醇和1.4-1.6克氨基磺酸钠置于四口圆底烧瓶中，加入10-12毫升液体石蜡和0.8-1.0克十二烷基硫酸钠，在65-70℃加热条件下，边搅拌边缓慢加入55-60毫升聚乙二醇水溶液，滴加完后继续搅拌，控制烧瓶中反应温度在70-80℃范围；
（3）待反应进行40-50分钟后，加入步骤（1）制备得到的干燥粉末产物，快速搅拌10-15分钟，在氮气保护下，滴加0.7-0.8毫升OP-10，滴加完后将反应体系降温至36-40℃，在氮气保护下搅拌反应40-50分钟，反应结束后自然冷却至20-25℃，将反应产物在580-600转/分钟下乳化80-90分钟，所得复合乳液密封保存，即为所述强化剂。
2.如权利要求1所述一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，所述强化剂用量占染液质量的0.12-0.14%。
3.如权利要求1所述一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述纳米二氧化硅粒径大小在10-20纳米之间。
4.如权利要求1所述一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述超声处理功率为40-45KW，温度为55-60℃。
5.如权利要求1所述一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述反应釜中加压反应压力为1.35-1.40MPa。
6.如权利要求1所述一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为30-35%。
7.如权利要求1所述一种提高硬质木门染色性能的方法，其特征在于，步骤（3）所述快速搅拌速度为700-800转/分钟。
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