CN111002413B - 一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 - Google Patents
一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111002413B CN111002413B CN201911293129.5A CN201911293129A CN111002413B CN 111002413 B CN111002413 B CN 111002413B CN 201911293129 A CN201911293129 A CN 201911293129A CN 111002413 B CN111002413 B CN 111002413B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wood
- component
- mpa
- pressure
- modified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 159
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 241000219000 Populus Species 0.000 claims description 48
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims description 5
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000011609 Pinus massoniana Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000018650 Pinus massoniana Species 0.000 claims description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N (R)-camphor Chemical compound C1C[C@@]2(C)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N 0.000 claims description 2
- 241000124033 Salix Species 0.000 claims description 2
- 244000082946 Tarchonanthus camphoratus Species 0.000 claims description 2
- 235000005701 Tarchonanthus camphoratus Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 13
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 8
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 4
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 4
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical class [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical class [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 1
- 241000218652 Larix Species 0.000 description 1
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- -1 Silicate Ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 1
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920013822 aminosilicone Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229940068918 polyethylene glycol 400 Drugs 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/02—Processes; Apparatus
- B27K3/08—Impregnating by pressure, e.g. vacuum impregnation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/16—Inorganic impregnating agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/16—Inorganic impregnating agents
- B27K3/32—Mixtures of different inorganic impregnating agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
- B27K5/04—Combined bleaching or impregnating and drying of wood
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
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。
Description
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。
根据本发明的一些实施方式，组分A包括固含量为10～30％硅溶胶溶液、固含量为50～80％的硅酸钠溶液和固含量为50～80％的硅酸钾溶液中的一种或几种。
根据本发明的一些实施方式，硅溶胶的pH值为8.5～10.5，密度为1.8～2.3g/cm3，粒径为10～30nm。
根据本发明的一些实施方式，组分B包括Ca(OH)2溶液，CaCl2溶液和Ca(NO3)2溶液中的一种或几种，优选饱和Ca(OH)2溶液，饱和CaCl2溶液和饱和Ca(NO3)2溶液中的一种或几种。
根据本发明的一些实施方式，木材本体的含水率低于15％，优选低于10％，更优选低于5％。
根据本发明的一些实施方式，步骤1)中，通过负压浸渍将组分A引入到木材本体的孔隙中。
根据本发明的一些实施方式，步骤1)中，以真空表压计，所述负压为-0.05MPa至-0.1MPa，优选为-0.08MPa至-0.1MPa。
根据本发明的一些实施方式，步骤1)包括：
1a)将木材在负压下保持0.5-6h；
1b)使步骤1a)处理后的木材浸渍于组分A中。
根据本发明的一些实施方式，实施步骤1a)温度为25-60℃，优选为30-50℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤1b)中，所述浸渍压力为0.4-2.3MPa；在一些实施例中，步骤1b)中，所述浸渍的压力为0.8-1.5MPa。
根据本发明的一些实施方式，步骤1b)中，所述浸渍温度为30-50℃，和/或时间为4-12h，优选为6-10h。
根据本发明的一些实施方式，所述制备方法还包括将负载组分A的木材进行干燥，优选使其含水率小于10％。
根据本发明的一些实施方式，步骤2)中，通过负压浸渍将组分B引入到负载组分A的木材本体的孔隙中。
根据本发明的一些实施方式，步骤2)中，以真空表压计，所述负压为-0.05MPa至-0.1MPa，优选为-0.08MPa至-0.1MPa。
根据本发明的一些实施方式，步骤2)包括：
2a)将负载组分A的木材在负压下保持1-5h，优选为2-4h；
2b)使步骤2a)处理后的木材浸渍于组分B中。
根据本发明的一些实施方式，实施步骤2a)的温度为25-60℃，优选为30-50℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤2b)中，所述浸渍的压力为0.6-2.2MPa，在一些实施例中，步骤2b)中，所述浸渍压力为0.8-1.6MPa。
根据本发明的一些实施方式，步骤2b)中，所述浸渍的温度为25-60℃，优选为30-55℃；和/或时间为4-24h，优选为5-20h。
根据本发明的一些实施方式，方法还包括将步骤2)处理之后的木材进行干燥。
根据本发明的一些实施方式，所述干燥的条件包括负压，更优选真空表压为-0.05MPa至-0.1MPa，优选为-0.08MPa至-0.1MPa；干燥可以在25-75℃的温度下进行。根据一些实施例，干燥的时间为2-4h。
本发明中的木材改性剂主要由A组分和B组分组成。其中A组分主要是硅溶胶、溶解度高的硅酸盐；B组分主要是Ca(OH)2和溶解度高的钙盐。通过浸渍手段，使A、B组分先后进入木材，当A组分提供的硅酸根离子(SiO3 2-)与B组分提供的钙离子(Ca2+)相遇后，发生反应，生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)，该凝胶是硅酸盐水泥水化的产生的主要凝胶，具有良好的胶结性能及力学性能等，胶结木材内部纤维，使木材矿化，改善其力学性能，提高木材的密度。
本发明中，改性木材的制备方法中，A组分和B组分添加顺序没有限定，先加A组分或先加B组分都能实现对木材的改性。
本发明第三方面提供一种上述改性木材在室内装修、木质家具及以木材为结构的建筑群体方面的应用。
本发明的有益效果：
1、本发明通过浸渍手段使能够发生反应的两种无机离子先后进入木材内部，生成胶结性能好，尺寸稳定、力学性能良好的无机凝胶，与木材内部纤维相互胶结，使木材矿化，改善木材性能。
2、本发明提供的木材强化方法，解决了传统用树脂胶等有机物对木材强化后期，有机物老化，流失等原因造成木材耐久性不良等问题。同时，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。且经强化后，所得木材性能优异，稳定，具有极高的推广及应用价值。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
为进一步体现出本发明所带来的效果，下面以A分组中的硅溶胶溶液和B组分中的Ca(OH)2溶液为例，对尺寸为20cm×10cm×3cm的低密度杨木进行强化处理，具体应用案例对本发明进一步的详细说明如下所述。
实施例1
(1)木材预处理：浸渍前，将尺寸为20cm×10cm×3cm的低密度杨木放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(2)取出步骤(1)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调至-0.09MPa的负压，保持2h。随后将固含量为10％的硅溶胶注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，保持6h，使硅溶胶溶液充分进入木材内部。解除压力，将罐内多余的硅溶胶溶液排出来。
(3)将步骤(2)中浸渍过硅溶胶溶液的杨木取出，放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(4)取出步骤(3)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调制为-0.09MPa的负压，保持2h。随后将饱和Ca(OH)2溶液注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，50℃下保持6h，使饱和Ca(OH)2溶液充分进入杨木内部，与步骤(2)中浸渍的硅溶胶充分反应。解除压力，将罐内多余的Ca(OH)2溶液排出来。
(5)对步骤(4)完成浸渍的杨木进行真空干燥处理，调节真空浸渍罐温度至65℃，再将真空罐内的压力调至-0.08MPa的负压，保持真空罐中的温度和压力，真空干燥至杨木的含水率小于10％，即得到所需强化木材。
实施例2
(1)木材预处理：浸渍前，将尺寸为20cm×10cm×3cm的低密度杨木放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(2)取出步骤(1)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调至-0.09MPa的负压，保持2h。随后将固含量为15％的硅溶胶注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，保持6h，使硅溶胶溶液充分进入木材内部。解除压力，将罐内多余的硅溶胶溶液排出来。
(3)将步骤(2)中浸渍过硅溶胶溶液的杨木取出，放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(4)取出步骤(3)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调制-0.09MPa的负压，保持2h。随后将饱和Ca(OH)2溶液注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，50℃下保持8h，使饱和Ca(OH)2溶液充分进入杨木内部，与步骤(2)中浸渍的硅溶胶充分反应。解除压力，将罐内多余的Ca(OH)2溶液排出来。
(5)对步骤(4)完成浸渍的杨木进行真空干燥处理，调节真空浸渍罐温度至65℃，再将真空罐内的压力调至-0.08MPa的负压，保持真空罐中的温度和压力，真空干燥至杨木的含水率小于10％，即得到所需强化木材。
实施例3
(1)木材预处理：浸渍前，将尺寸为20cm×10cm×3cm的低密度杨木放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(2)取出步骤(1)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调至-0.09MPa的负压，保持2h。随后将固含量为25％的硅溶胶注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，保持6h，使硅溶胶溶液充分进入木材内部。解除压力，将罐内多余的硅溶胶溶液排出来。
(3)将步骤(2)中浸渍过硅溶胶溶液的杨木取出，放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(4)取出步骤(3)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调制为-0.09MPa的负压，保持2h。随后将饱和Ca(OH)2溶液注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，50℃下保持10h，使饱和Ca(OH)2溶液充分进入杨木内部，与步骤(2)中浸渍的硅溶胶充分反应。解除压力，将罐内多余的Ca(OH)2溶液排出来。
(5)对步骤(4)完成浸渍的杨木进行真空干燥处理，调节真空浸渍罐温度至65℃，再将真空罐内的压力调至-0.08MPa的负压，保持真空罐中的温度和压力，真空干燥至杨木的含水率小于10％，即得到所需强化木材。
实施例4
(1)木材预处理：浸渍前，将尺寸为20cm×10cm×3cm的低密度杨木放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(2)取出步骤(1)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调至-0.09MPa的负压，保持2h。随后将固含量为30％的硅溶胶注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，50℃下保持6h，使硅溶胶溶液充分进入木材内部。解除压力，将罐内多余的硅溶胶溶液排出来。
(3)将步骤(2)中浸渍过硅溶胶溶液的杨木取出，放入温度为65℃的烘箱中干燥，直至含水率小于10％。
(4)取出步骤(3)干燥后的杨木，将其置于浸渍灌内，将罐内压力调制为-0.09MPa的负压，保持2h。随后将饱和Ca(OH)2溶液注入罐内并充满罐体，再将罐内压力调至1.0MPa，保持12h，使饱和Ca(OH)2溶液充分进入杨木内部，与步骤(2)中浸渍的硅溶胶充分反应。解除压力，将罐内多余的Ca(OH)2溶液排出来。
(5)对步骤(4)完成浸渍的杨木进行真空干燥处理，调节真空浸渍罐温度至65℃，再将真空罐内的压力调至-0.08MPa的负压，保持真空罐中的温度和压力，真空干燥至杨木的含水率小于10％，即得到所需强化木材。
上述实施例1、2、3、4、对比例1以及未经过处理的杨木板材的抗弯强度、增重率、密度、尺寸稳定性等进行了测试，结果如表1所示。
表1板材性能指标
由表1结果可以看出：经该方法处理后，实施例1～实施例4所得板材的抗弯强度、增重率、密度、尺寸稳定性等均优于未经处理的杨木板材各方面的性能。该结果表明：通过浸渍方法，使无机离子进入木材内部，相互反应生成无机胶，与木材内部纤维相胶合，实现木材矿化，提高木材性能的方法具有很强的可行性。其次，所制的板材性能优异、环保健康，具有极高的推广和使用价值。
实施例5-8
本组实施例5-8与实施例4的区别在于：实施例5中A组分为固含量为30％的硅溶胶+固含量为60％的硅酸钠溶液，体积比为1：1；实施例6中A组分为固含量为30％的硅溶胶+固含量为60％的硅酸钾溶液，体积比为1：1；实施例7中A组分为固含量为30％的硅溶胶+固含量为70％的硅酸钠溶液+固含量为70％的硅酸钾溶液，体积比为1：1：1；实施例8中A组分为固含量为75％的硅酸钠溶液+固含量为75％的硅酸钾溶液，体积比为1：1。
按照国标GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》标准对采用本发明技术方案的实施例5-8所制得板材以及未经处理的杨木模板的抗弯强度、增重率、密度、尺寸稳定性等进行了测试，结果如表2所示。
表2木材性能指标测试结果
表2结果表明：采用本发明的技术方案对木材改性后，实施例5-8中所得木材的性能均优于未经处理杨木的性能。但与实施例4相比，改变A组分中物质的种类与用量后，实施例5-8中所得木材的综合性能有所降低。
实施例9-12
本组实施例9-12与实施例4的区别在于：B组分不同，实施例9中的B组分为饱和氯化钙溶液，实施例10中的B组分为饱和硝酸钙溶液，实施例11为饱和Ca(OH)2溶液+饱和氯化钙溶液，体积比为1：1；实施例12为饱和氯化钙溶液+饱和硝酸钙溶液，体积比为1：1。
按照国标GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》对采用本发明的技术方案的实施例9-12所制得板材以及未经处理的杨木模板的抗弯强度、增重率、密度、尺寸稳定性等进行了测试，结果如表3所示。
表3木材性能指标测试结果
表3结果表明：采用本发明的方法进行木材改性后，与未经处理的试样相对比，木材各方面指标均有很大程度的改善。但改变B组分中物质的种类与用量后，与实施例4相比，木材的综合性能指标有所降低。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (16)
1.一种改性木材，包括木材本体以及位于木材本体的孔隙中的水化硅酸钙凝胶，所述水化硅酸钙凝胶的制备原料包括组分A和组分B，所述组分A包括固含量为10~30%硅溶胶溶液、固含量为50~80%的硅酸钠溶液和固含量为50~80%的硅酸钾溶液中的一种或几种；所述组分B包括Ca(OH)2溶液，CaCl2溶液和Ca(NO3)2溶液中的一种或几种；
所述改性木材由以下方法制得：
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；
步骤1）中，通过负压浸渍将组分A引入到木材本体的孔隙中；步骤1）包括：
1a）将木材在负压下保持0.5-6h；所述负压为-0.05MPa至-0.1MPa的真空表压；
1b）使步骤1a）处理后的木材浸渍于组分A中；所述浸渍条件包括：压力为0.4-2.3MPa；温度为30-50℃，时间为4-12 h；
步骤2）中，通过负压浸渍将组分B引入到所述负载组分A的木材本体的孔隙中；步骤2）包括：
2a）将负载组分A的木材在真空表压为-0.05MPa至-0.1MPa下保持1-5h；
2b）将步骤2a）处理后的木材浸渍于组分B中，浸渍条件包括：压力为0.6-2.2MPa；温度为25-60℃，时间为4-24h。
2.根据权利要求1所述的改性木材，其特征在于，所述木材本体来自于杨木、樟木、柳木和马尾松中的一种或多种；和/或所述木材本体的密度为0.4g/cm3~0.6g/cm3。
3.根据权利要求1所述的改性木材，其特征在于，所述木材本体的含水率低于15%。
4.根据权利要求3所述的改性木材，其特征在于，所述木材本体的含水率低于10%。
5.根据权利要求1所述的改性木材，其特征在于，步骤1a）中，所述负压为-0.08MPa至-0.1MPa的真空表压。
6.根据权利要求1所述的改性木材，其特征在于，步骤1b）中，所述浸渍压力为0.8-1.5MPa。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的改性木材，其特征在于，所述制备方法还包括将负载组分A的木材进行干燥。
8.根据权利要求7所述的改性木材，其特征在于，使负载组分A的木材含水率小于10%。
9.根据权利要求1所述的改性木材，其特征在于，步骤2a）中，真空表压为-0.08MPa至-0.1MPa。
10.根据权利要求1所述的改性木材，其特征在于，步骤2b）中，浸渍压力为0.8-1.6MPa。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的改性木材，其特征在于，所述方法还包括将步骤2）处理之后的木材进行干燥。
12.根据权利要求11所述的改性木材，其特征在于，所述干燥在负压条件下进行。
13.根据权利要求12所述的改性木材，其特征在于，所述负压为-0.05MPa至-0.1MPa的真空表压；和/或所述干燥的温度为25-75℃；时间为2-4h。
14.根据权利要求13所述的改性木材，其特征在于，所述负压为-0.08MPa至-0.1MPa的真空表压。
15.根据权利要求13所述的改性木材，其特征在于，所述干燥的温度为30-65℃。
16.根据权利要求1-15中任意一项所述的改性木材在室内装修、高档木质家具、汽车装饰、钢琴及以木材为结构的建筑群体方面的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911293129.5A CN111002413B (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911293129.5A CN111002413B (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111002413A CN111002413A (zh) | 2020-04-14 |
| CN111002413B true CN111002413B (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=70114905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911293129.5A Active CN111002413B (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111002413B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112356194B (zh) * | 2020-10-13 | 2022-10-14 | 广东环境保护工程职业学院 | 一种木材防腐方法及其在木制品加工中的应用 |
| CN112223462B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-03-22 | 湖南大安木业有限公司 | 一种渗透固化防木材开裂的处理方法 |
| CN114505935A (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 深圳碳十四科技创新有限公司 | 一种多功能微纳米结构改性木材的制备方法 |
| CN115180630A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-10-14 | 山东宙雨消防科技股份有限公司 | 一种硅酸钠水溶液防火剂的制作方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1422731A (zh) * | 2001-12-03 | 2003-06-11 | 卢大伟 | 一种木材处理方法 |
| CN105984003A (zh) * | 2015-02-12 | 2016-10-05 | 颜秀珍 | 一种SiO2杨木复合材料的制备方法 |
| KR101991770B1 (ko) * | 2017-10-16 | 2019-10-01 | 오동주 | 친환경 불연성 목재칩 블럭 및 판넬과 그 제조방법 |
| CN109159226B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-09-25 | 中南林业科技大学 | 一种无机胶凝材料强化人工林木材的方法 |
| CN110497493A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-11-26 | 中南林业科技大学 | 无机浸渍改性人工林木材的方法 |
-
2019
- 2019-12-16 CN CN201911293129.5A patent/CN111002413B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111002413A (zh) | 2020-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111002413B (zh) | 一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 | |
| CN104985657B (zh) | 增强型高温热处理木材及其制造方法 | |
| CN113696291B (zh) | 轻度糠醇改性协同密实化处理提升木材性能的方法 | |
| CN108705635B (zh) | 一种增强改性人工林木材制备方法 | |
| CN107553645B (zh) | 一种木芯材真空浸渍改性的方法 | |
| CN107599093B (zh) | 一种水载功能型木材改性剂及其处理方法 | |
| EP4296245A1 (en) | Straw aerogel flame-retardant insulation board and preparation method thereof | |
| CN106363731A (zh) | 一种用于速生木材的复合蜡乳液增强尺寸稳定性的改性剂 | |
| AU2003276016A1 (en) | Method for improving the surface hardness of a wooden body using an aqueous solution of an impregnating agent | |
| CN106003314A (zh) | 一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂 | |
| CN107572951B (zh) | 一种高致密硅酸钙板及其制备方法 | |
| CN112157765B (zh) | 一种阻燃强化木材及其制备方法 | |
| CN110355845B (zh) | 一种增强、阻燃炭化橡胶木板材的制备方法 | |
| CN110564106B (zh) | 一种用于玻璃纤维杆的高强度合成树脂及其制备方法 | |
| CN108058254B (zh) | 一种杨木缺氧热处理浸渍三聚氰胺尿素甲醛树脂增强处理的方法 | |
| CN106363738A (zh) | 一种用于制造户外家具速生木材改性的复合阻燃防水改性剂 | |
| CN106363732A (zh) | 一种添加糠醇复配酚醛树脂的速生木材改性剂 | |
| CN113733273A (zh) | 一种木材增重增硬方法 | |
| CN114804809A (zh) | 一种蔗渣复合板及其制作方法 | |
| CN110948623A (zh) | 一种改性木材及改性木材的制备方法和应用 | |
| CN116214654B (zh) | 一种速生木材增强工艺 | |
| CN112679189A (zh) | 一种防辐射硅酸钙板及其制备工艺 | |
| CN113510811B (zh) | 2d树脂-硅酸钠复合增强杨木的方法 | |
| CN110587746A (zh) | 一种络合木质材料及其原位络合方法 | |
| KR102517137B1 (ko) | 준불연 성능을 가지는 규화목재 및 그의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |