CN112895048A - 一种霉腐竹木材再利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种霉腐竹木材再利用的方法,包括以下步骤:S1,灭菌软化;S2,清洗;S3,霉腐竹木材增强处理:偶联剂改性:以偶联剂为溶质配置改性溶液,将灭菌清洗后的霉腐竹木材置于改性溶液中浸泡改性;树脂洗涤:取MMA树脂并加入氢氧化钠溶液静置洗涤,重复此操作至MMA树脂变为无色;树脂预聚合:在MMA树脂中加入过氧苯甲酰,混合均匀,放入70‑80℃环境中加热预聚合30‑60min,移入冷水浴中冷却至室温;树脂真空浸渍:将改性后的霉腐竹木材放入预聚合完成后的MMA树脂中,置于真空泵中进行抽真空处理,保持10‑20min;S4,高强竹木材制备:将浸渍完成后的霉腐竹木材置于热压机上进行热压,热压温度为50‑110℃,时间为35‑50min,即可获得高强竹木基板材。
Description
技术领域
本发明涉及木材利用的技术领域,尤其涉及一种霉腐竹木材再利用的方法。
背景技术
竹、木是市面上非常常见的材料,在各种领域都有所应用,因此竹木材的社会需求量也十分巨大。
授权公告号为CN105563580B的中国发明专利公开了一种竹木材防腐防霉工艺,其包括如下步骤:①初次真空处理:将竹木材放入处理罐内的转动机构上,开启开关,使得所述转动机构以自身为轴心进行自转,同时,使所述转动机构绕所述处理罐内部做圆周运动并使得所述材料的上下面周期性的互换位置,同时开启真空泵对所述处理罐进行抽真空处理,并将防腐液吸入到所述处理罐中,直至没过所述竹木材,保持处理罐内的真空度为90kPa,持续60分钟;②加压处理:关闭真空泵,改变所述转动机构转动方式,使其绕所述处理罐内部做圆周运动,使得所述竹木材的水平高度周期性的发生变化,同时开启加压装置对所述处理罐内施加压力1.5MPa,持续15分钟;③二次真空处理:卸掉步骤②中的压力,并排出防腐液,开启开关使得所述转动机构以自身为轴心进行自转,并带动所述竹木材进行自转,使得所述竹木材的上下面周期性的互换位置,同时开启真空泵对所述处理罐进行抽真空处理,保持处理罐内的真空度为90kPa,持续30分钟;④加热处理:将步骤③处理好的竹木材放置在烘箱中,25-50℃强制对流加热3-6小时,升温至70-100℃强制对流加热2-5小时;再升温至105-150℃强制对流加热3-6小时,停止加热。
由于竹木材容易发霉或腐烂,现有技术对于竹木材的防腐防霉的研究也越来越多且越来越成熟,但是对于发霉严重至腐烂的竹木材通常也只能做丢弃处理,在资源上较为浪费,亟待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种霉腐竹木材再利用的方法,对霉腐木材进行回收再利用,提高资源利用度。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种霉腐竹木材再利用的方法,包括以下步骤:
S1,灭菌软化:采用加热的方式对霉腐竹木材进行灭菌,同时达到软化的目的;
S2,清洗:将灭菌后的霉腐竹木材用去离子水进行清洗;
S3,霉腐竹木材增强处理:
偶联剂改性:以偶联剂为溶质配置改性溶液,将灭菌清洗后的霉腐竹木材置于改性溶液中浸泡改性;
树脂洗涤:取MMA树脂并加入氢氧化钠溶液静置洗涤10-60min,重复此操作至MMA树脂变为无色;
树脂预聚合:在MMA树脂中加入质量份数为0.3-0.7%的过氧苯甲酰,混合均匀,放入70-80℃环境中加热预聚合30-60min,移入冷水浴中冷却至室温;
树脂真空浸渍:将改性后的霉腐竹木材放入预聚合完成后的MMA树脂中,置于真空泵中进行抽真空处理,保持10-20min;
S4,高强竹木材制备:将浸渍完成后的霉腐竹木材置于热压机上进行热压,热压温度为50-110℃,时间为35-50min,获得高强竹木基板材。
通过采用上述技术方案,通过加热的方式对霉腐竹木材进行灭菌处理,以杀灭霉腐竹木材内的微生物,避免处理后继续引发霉腐问题,同时将竹木进行软化后更有利于后续的改性处理的渗透。再通过氢氧化钠溶液除去MMA树脂中的阻聚剂,以利于后续的聚合。
通过预聚合的方式,一方面是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来,以便在热压前移出较多的聚合热,以利于保证产品质量;另一方面是可以减少聚合时的体积收缩,因MMA树脂由单体变成聚合体体积要缩小20-22%,通过预聚合可使收缩率小于12%,避免MMA树脂填充霉腐竹木材后重新产生缝隙;另外预聚合后的浆液粘度增大,能够提高浸渍过程中树脂与霉腐竹木材之间的附着性。
最后在热压过程中将竹木材压制成板材,并在此同时MMA树脂完成聚合成型,且在热压的过程中,在压力的作用下使得MMA树脂能够填充满竹木材中的细微空隙,保证最终产品的强度。
其中,竹木材中富含半纤维素,而半纤维素中有很多活性很高强羟基,容易发生降解等反应,对于高强竹木材的制备过程中也需要先将半纤维素进行降解,而本发明中采用霉腐竹木材,其自身的半纤维素就已经在霉腐的过程中被微生物所分解,使得最终热压出的竹木基板材具有更高的强度。
进一步地,在S1中,所述加热的方式为水煮或蒸汽加热处理。
通过采用上述技术方案,通过水煮或蒸汽加热的方式灭菌和软化霉腐竹木材,一方面灭菌更为便捷且软化效果好,另一方面对霉腐竹木材具有良好的保护作用,避免对霉腐竹木材产生破坏。
进一步地,在S3中,所述偶联剂采用KH570。
通过采用上述技术方案,KH570的分子一端有极性水解、醇解的与硅相连的甲氧基,另一端具有双键。与硅相连的甲氧基水解后,生成的羟基易与无机材料表面吸附,而具有双键的一端可以与含有双键的其它有机分子发生聚合反应,从而使得有有机分子连接在无机材料表面。通过添加KH570能够使得MMA树脂和霉腐竹木材之间具有良好的结合性,提高改性效果。
同时,KH570在水解(醇解)过程中与预聚合的MMA树脂能够在过氧苯甲酰的作用下发生共聚反应,使MMA树脂与竹木材的外表面及空隙表面通过化学键键合起来,达到包裹的目的,从而进一步提高MMA树脂和霉腐竹木材之间的结合力。
进一步地,在S3中,所述改性溶液的溶剂为95%的乙醇。
通过采用上述技术方案,由于醇解要比水解缓和的多,采用乙醇作为溶剂一方面具有更好的润湿效果,有利于提高结合力;一方面能够提高包裹效果,进一步提高MMA树脂和霉腐竹木材之间的结合效果。
进一步地,在S3中,氢氧化钠溶液的浓度为1.5mol/L。
通过采用上述技术方案,通过氢氧化钠溶液除去MMA树脂中的阻聚剂,以利于后续的聚合,且这种低浓度的氢氧化钠溶液在后续不会对霉腐竹木材造成腐蚀,无需对MMA树脂进行再次清洗。
进一步地,在S3中,MMA树脂和过氧苯甲酰通过放入超声波分散器中分散均匀。
通过采用上述技术方案,有效提高MMA树脂和过氧苯甲酰的分散均匀度,有效提高聚合速率以及聚合均匀度。
进一步地,在S3中,抽真空处理中真空度为大于0.6MPa。
通过采用上述技术方案,通过抽真空处理能够有效去除MMA树脂中的气泡,提高竹木基板材的强度,同时能够有效提高聚合后的MMA树脂和竹木材之间的结合力,减少缝隙率。
进一步地,在S4中,所述热压的压力为1.0-1.2MPa。
通过采用上述技术方案,在1.0-1.2MPa的压力下,能够使得MMA树脂充分填充竹木材内的缝隙和空缺部分,同时能够避免MMA树脂因聚合产生收缩而产生缝隙,保证竹木基板材的强度。
进一步地,在S4中,先在50-60℃条件下热压30-40min,再在100-110℃条件下热压5-10min。
通过采用上述技术方案,通过低温和高温两个不同温度的两阶段聚合,能够有效避免因MMA树脂聚合时产生体积收缩而产生缝隙,保证了MMA树脂的充分填充,进而保证了竹木基板材的强度。
具体实施方式
热压机型号为MH3848X120T,采购自杭州极东木工机械有限公司;MMA树脂采购自广州聚顺化工有限公司。
实施例
实施例1
一种霉腐楠竹再利用的方法,包括以下步骤:
S0,预处理:将霉腐楠竹进行分片至所需规格,获得霉腐楠竹材;
S1,灭菌软化:采用沸水水煮的方式对霉腐楠竹材进行灭菌处理,水煮时间为30min,使其软化;
S2,将灭菌后的霉腐楠竹材用去离子水进行清洗;
S3,霉腐楠竹材增强处理:
偶联剂改性:以偶联剂KH570为溶质、95%(v/v)乙醇为溶剂,KH570和乙醇的体积比为2:8,配置改性溶液,将灭菌清洗后的霉腐楠竹材置于改性溶液中浸泡改性20min;
树脂洗涤:将MMA树脂放入分液漏斗中,加入1.5mol/L的氢氧化钠溶液静置洗涤20min后取出上层溶液,重复此操作直至树脂变为无色;
树脂预聚合:在MMA树脂中加入质量分数为0.5%的过氧苯甲酰,放入超声波分散器中分散均匀,放入75℃电热鼓风干燥箱中加热预聚合15min,之后移入冷水浴中冷却至室温;
树脂真空浸渍:将改性后的霉腐楠竹材放入预聚合完成的MMA树脂中,置于真空泵中,随后进行抽真空处理,真空度为0.8MPa,保持15min;
S4,高强楠竹材制备:将浸渍完成后的霉腐楠竹材放置于热压机上进行热压,先在60℃条件下热压35min,再在100℃条件下热压10min,获得高强楠竹基板材。
实施例2
一种霉腐橡胶木再利用的方法,包括以下步骤:
S0,预处理:将霉腐橡胶木进行切割至所需规格,获得霉腐橡胶木材;
S1,灭菌软化:采用蒸汽加热的方式对橡胶木材进行灭菌处理,蒸汽加热的时间为20min,使其充分软化;
S2,将灭菌后的霉腐橡胶木材用去离子水进行清洗;
S3,霉腐橡胶木材增强处理:
偶联剂改性:以偶联剂KH570为溶质、95%(v/v)乙醇为溶剂,KH570和乙醇的体积比为2:8,配置改性溶液,将灭菌清洗后的霉腐橡胶木材置于改性溶液中浸泡改性15min;
树脂洗涤:将MMA树脂放入分液漏斗中,加入1.5mol/L的氢氧化钠溶液静置洗涤20min后取出上层溶液,重复此操作直至树脂变为无色;
树脂预聚合:在MMA树脂中加入质量分数为0.5%的过氧苯甲酰,放入超声波分散器中分散均匀,放入75℃电热鼓风干燥箱中加热预聚合15min,之后移入冷水浴中冷却至室温;
树脂真空浸渍:将改性后的霉腐橡胶木材放入预聚合完成的MMA树脂中,置于真空泵中,随后进行抽真空处理,真空度为0.8MPa,保持15min;
S4,高强橡胶木材制备:将浸渍完成后的霉腐橡胶木材放置于热压机上进行热压,先在50℃条件下热压30min,再在100℃条件下热压8min,获得高强橡胶木基板材。
实施例3
与实施例1的区别在于,偶联剂采用KH550。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于,以无霉腐情况的楠竹为原料替代霉腐楠竹。
对比例2
与实施例1的区别在于,在S4中,将浸渍完成后的霉腐楠竹材放置于热压机上进行热压,在100℃条件下热压30min。
对比例3
与实施例1的区别在于,在S4中,将浸渍完成后的霉腐楠竹材放置于热压机上进行热压,在60℃条件下热压45min。
空白例
空白例1
直接采用实施例1中分片后多余的霉腐楠竹作为待测产品。
空白例2
直接采用对比例1中分片后多余的无霉腐情况的楠竹作为待测产品。
性能检测试验
硬度检测:根据BG/T 1941-2009《木材硬度试验方法》中的规定,选取4年竹龄的霉腐楠竹和完好的楠竹为原料分别根据实施例、对比例以及空白例做出相应的待测样品,进行硬度检测,检测结果如表1所示。
表1
通过对比实施例1和实施例3可见,将偶联剂由KH570替换为KH550后,样品在硬度上发生了较为显著的下降,可见KH570能够显著提高MMA树脂和楠竹之间的亲和性;
通过对比实施例1和对比例1可见,MMA树脂通过相应的工艺聚合并对楠竹霉腐产生的空隙进行填充,能够有效提高其整体硬度。再对比对比例1和空白例2可以发现,在无法获得MMA树脂填充的情况下,无霉腐情况的楠竹在硬度上基本上没有变化。
对比实施例1和对比例2、3可见,通过低温和高温的两阶段聚合,能够显著提高楠竹基板材的硬度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:包括以下步骤,
S1,灭菌软化:采用加热的方式对霉腐竹木材进行灭菌,同时达到软化的目的;
S2,清洗:将灭菌后的霉腐竹木材用去离子水进行清洗;
S3,霉腐竹木材增强处理:
偶联剂改性:以偶联剂为溶质配置改性溶液,将灭菌清洗后的霉腐竹木材置于改性溶液中浸泡改性;
树脂洗涤:取MMA树脂并加入氢氧化钠溶液静置洗涤10-60min,重复此操作至MMA树脂变为无色;
树脂预聚合:在MMA树脂中加入质量份数为0.3-0.7%的过氧苯甲酰,混合均匀,放入70-80℃环境中加热预聚合30-60min,移入冷水浴中冷却至室温;树脂真空浸渍:将改性后的霉腐竹木材放入预聚合完成后的MMA树脂中,置于真空泵中进行抽真空处理,保持10-20min;
S4,高强竹木材制备:将浸渍完成后的霉腐竹木材置于热压机上进行热压,热压温度为50-110℃,时间为35-50min,获得高强竹木基板材。
2.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S1中,所述加热的方式为水煮或蒸汽加热处理。
3.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S3中,所述偶联剂采用KH570。
4.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S3中,所述改性溶液的溶剂为95%的乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S3中,氢氧化钠溶液的浓度为1.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S3中,MMA树脂和过氧苯甲酰通过放入超声波分散器中分散均匀。
7.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S3中,抽真空处理中真空度为大于0.6MPa。
8.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S4中,所述热压的压力为1.0-1.2MPa。
9.根据权利要求1所述的一种霉腐竹木材再利用的方法,其特征在于:在S4中,先在50-60℃条件下热压30-40min,再在100-110℃条件下热压5-10min。
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