一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液的制作方法

1.本发明涉及木材改性，尤其涉及一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液，属于林产化工领域。


背景技术：

2.随着全球天然林木材资源的日益减少，价格走势也持续攀高，利用人工林杨木做为基材来改性成为硬杂木，可以做为天然林木材的替代品。目前，比较传统的化学改性是利用脲醛、酚醛等树脂类产品做为浸渍液，利用加压法注入木材的导管、纤维、微细胞内，再经烘干而成。其中用量比较大的是脲醛树脂，因其成本低廉，但有耐水性能差、环保指标超标等缺点。双醛淀粉是一种氧化物，通常使用高碘酸作为氧化物，双醛淀粉的主要结构是水合半醇和分子内及分子间的半缩醛，它能作为含醛物料进行反应，因而可以替代部分甲醛来参与反应，减少了甲醛的用量。随着资源的渐趋枯竭和人类对环境恶化的日益关注，新兴的生物质产业正在全球范围内蓬勃兴起，我国已颁布实施的国家中长期科技发展规划中，农林生物质工程被列为重大专项，并将大宗农产品等可再生资源转化为高附加值的环境友好型生物材料和化工产品替代品是具有长远战略意义的研究课题。我国是制造大国，对改性木材资源需求量逐年增大，而各种传统树脂类木材改性液中的游离苯酚、甲醛，会对环境和群众身体带来恶劣影响，并且，改性后的木材耐水性能差，不防潮，且材质发脆，不利于加工。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题：针对于传统树脂类改性液不环保、耐水性能差、材质发脆等问题，提供了一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液，解决上述现有技术中的问题。
4.根据本发明提供一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液，按重量份数甲醛450-510份、尿素
①
150-200份、乌洛托品7-8份、苯酚3.6-4份、玉米淀粉1-3份、三聚氢胺3-5份、水230-300份、双醛淀粉30-40份、尿素
②
23-28份、硼砂0.4-0.6份、二硫代碳酸乙烯酯2-4份、环氧丙烯酸树脂7-9份、kh-500型硅烷偶联剂0.2-0.24份、对叔丁基邻苯二酚0.5-0.6份。
5.在一些实施方式中，按重量份数含有双醛淀粉的杨木木材改性液配方中包括甲醛480份、尿素
①
180份、乌洛托品7.6份、苯酚3.8份、玉米淀粉2份、三聚氢胺4份、水265份、双醛淀粉35份、尿素
②
25份、硼砂0.5份、二硫代碳酸乙烯酯3份、环氧丙烯酸树脂8份、kh-500型硅烷偶联剂0.22份、对叔丁基邻苯二酚0.55份。
6.一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将二硫代碳酸乙烯脂、环氧丙烯酸树脂加入小反应釜，将温度调节至93～100℃，在100～130r/min的转速下搅拌下1-2h，即得改性液，备用；步骤2，将甲醛、乌洛托品、苯酚加入反应釜，搅拌并升温至55～58℃，缓慢加入第一批尿素(尿素
①
总量的30％)、加完后搅拌并升温至90～93℃，保温反应50min，缓慢加入第二批尿素(尿素
①
总量的60％)，用40％氢氧化钠溶液调节ph值5～6，加入淀粉，反应40min，用40％氢氧化钠溶液调节ph值6～7，缓慢加入第三批尿
素(尿素
①
总量的10％)、加入三聚氢胺，反应20min，用40％氢氧化钠溶液调节ph值7～8，搅拌并降温至60℃，得低分子量脲醛树脂预聚体，备用；步骤3，将水和双醛淀粉加入另一个反应釜，用40％乙酸溶液调节ph值3.5～4.0，加入第一批尿素(尿素
②
总量的65％)，搅拌并升温至60～65℃，保温40min，用40％乙酸溶液调节ph值3.0～3.5，搅拌并升温至75～80℃，保温30min，用40％乙酸溶液调节ph值2.5～3，搅拌并升温至90～95℃，保温20min，用40％氢氧化钠溶液调节ph值7～8，降温至70℃，加入硼砂，搅拌并降温至60℃，得低粘度双醛淀粉胶，备用；步骤4，将步骤3中物料加入步骤2反应釜中，搅拌并保持温度60℃，保温20min，降温至40℃，加入步骤1中所备的改性液、添加kh-550型号硅烷偶联剂、添加对叔丁基邻苯二酚做为阻聚剂，温度调节为35～45℃，调整转数在100～130r/min，搅拌40～50min，即得一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液。
7.步骤2中所述甲醛浓度为37％。
8.步骤3中所述的双醛淀粉为泰安市金山变性淀粉有限公司生产，双醛基取代度20％，糊化温度62-72℃，ph值6.5-7.5，细度(100目筛)≥88％，含水率≤15％。
9.本发明与其它传统树脂类方法相比，有益技术效果是：(1)、本发明在制备含有双醛淀粉的杨木木材改性液的过程中，添加了双醛淀粉来替代部分甲醛，提高了环保指标，经此改性后的木材脆性降低，韧性提升。(2)、本发明在制备含有双醛淀粉的杨木木材改性液的过程中，添加了二硫代碳酸乙烯脂和环氧丙烯酸树脂，提升了改性液的耐水性和力学强度。
具体实施方式
10.实施例1：按重量份数含有双醛淀粉的杨木木材改性液的配方中包括甲醛450份、尿素
①
200份、乌洛托品7份、苯酚4份、玉米淀粉1份、三聚氢胺5份、水300份、双醛淀粉40份、尿素
②
28份、硼砂0.4份、二硫代碳酸乙烯酯4份、环氧丙烯酸树脂7份、kh-500型硅烷偶联剂0.2份、对叔丁基邻苯二酚0.6份。
11.实施例2：按重量份数含有双醛淀粉的杨木木材改性液的配方中包括甲醛510份、尿素
①
150份、乌洛托品8份、苯酚3.6份、玉米淀粉3份、三聚氢胺3份、水230份、双醛淀粉30份、尿素
②
23份、硼砂0.6份、二硫代碳酸乙烯酯2份、环氧丙烯酸树脂9份、kh-500型硅烷偶联剂0.24份、对叔丁基邻苯二酚0.5份。
12.实施例3：按重量份数含有双醛淀粉的杨木木材改性液配方中包括甲醛480份、尿素
①
180份、乌洛托品7.6份、苯酚3.8份、玉米淀粉2份、三聚氢胺4份、水265份、双醛淀粉35份、尿素
②
25份、硼砂0.5份、二硫代碳酸乙烯酯3份、环氧丙烯酸树脂8份、kh-500型硅烷偶联剂0.22份、对叔丁基邻苯二酚0.55份。
13.一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将二硫代碳酸乙烯脂、环氧丙烯酸树脂加入小反应釜，将温度调节至93～100℃，在100～130r/min的转速下搅拌下1-2h，即得改性液，备用；步骤2，将甲醛、乌洛托品、苯酚加入反应釜，搅拌并升温至55～58℃，缓慢加入第一批尿素(尿素
①
总量的30％)、加完后搅拌并升温至90～93℃，保温反应50min，缓慢加入第二批尿素(尿素
①
总量的60％)，用40％氢氧化钠溶液调节ph值5～6，加入淀粉，反应40min，用40％氢氧化钠溶液调节ph值6～7，缓慢加入第三批尿素(尿素
①
总量的10％)、加入三聚氢胺，反应20min，用40％氢氧化钠溶液调节ph值7～8，搅
拌并降温至60℃，得低分子量脲醛树脂预聚体，备用；步骤3，将水和双醛淀粉加入另一个反应釜，用40％乙酸溶液调节ph值3.5～4.0，加入第一批尿素(尿素
②
总量的65％)，搅拌并升温至60～65℃，保温40min，用40％乙酸溶液调节ph值3.0～3.5，搅拌并升温至75～80℃，保温30min，用40％乙酸溶液调节ph值2.5～3，搅拌并升温至90～95℃，保温20min，用40％氢氧化钠溶液调节ph值7～8，降温至70℃，加入硼砂，搅拌并降温至60℃，得低粘度双醛淀粉胶，备用；步骤4，将步骤3中物料加入步骤2反应釜中，搅拌并保持温度60℃，保温20min，降温至40℃，加入步骤1中所备的改性液、添加kh-550型号硅烷偶联剂、添加对叔丁基邻苯二酚做为阻聚剂，温度调节为35～45℃，调整转数在100～130r/min，搅拌40～50min，即得一种含有双醛淀粉的杨木木材改性液。
14.本发明木材改性液的技术指标是：(1)外观：白色或浅黄色液体(2)ph值：7-8(3)粘度(mp
a
s)：13.2(4)固体含量：≥45
15.本发明含有双醛淀粉的杨木木材改性液的应用效果试验：
16.本实施例选用杨木板材作为实验材料，使用上述实施例1至实施例3进行改性处理，采用真空加压的方式进行木材浸渍改性处理；真空加压的条件为：真空度为-0.096mpa，真空时间为1小时，加压使用压力为0.8mpa，时间为3小时，实验材料干燥后即得改性杨木板材。
17.通过用本实施例的含有双醛淀粉的杨木木材改性液处理的杨木改性材，其增重率在60～130％，密度提高60～120％，表面硬度提高70～150％，吸水率降低80～160％，弹性模量提高70～140％，静曲强度提高60～120％，甲醛释放量为0.6mg/l，达到国标e1级要求。
18.通过用本实施例的含有双醛淀粉的杨木木材改性液处理的杨木改性材，其尺寸稳定性高，防潮性能优良，材质已不发脆，木材柔韧性提升，非常适合深加工和木质雕刻。
19.以上所述，只是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。