專利名稱：一種處理纖維素材料的浸潤劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理纖維素材料的浸潤劑組合物及利用其處理纖維素材料的方法，尤其涉及一種處理木材的浸潤劑組合物及利用其處理木材的方法。
背景技術(shù)：
纖維素材料來源廣泛，如天然的木材、竹材、秸桿或人造的密度板等材料，是非常重要的一類材料，大量應(yīng)用于民用、建筑、工業(yè)、藝術(shù)品等多種領(lǐng)域。天然或人造纖維素材料盡管有強(qiáng)度高、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但往往在實(shí)際應(yīng)用中，對其強(qiáng)度、硬度、密度以及尺寸穩(wěn)定性有更為嚴(yán)格甚至苛刻的要求。例如，普通木材用于家具制造往往由于尺寸穩(wěn)定性欠佳，導(dǎo)致使用一段時間后發(fā)生變形；速生木材由于硬度低無法用于室內(nèi)外地板加工；竹材尺寸穩(wěn)定性不佳導(dǎo)致其制成的最終產(chǎn)品往往含有大量的甲醛作為膠粘劑造成嚴(yán)重的污染；而秸桿更是由于其基本沒有強(qiáng)度，不能作為建筑材料使用，往往僅作為燃料使用，造成材料浪費(fèi)并污染大氣。鑒于此，高效、環(huán)保的提高纖維素材料的強(qiáng)度、硬度、密度以及尺寸穩(wěn)定性，擴(kuò)大纖維素材料的應(yīng)用范圍有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，纖維素材料改性集中在木材領(lǐng)域應(yīng)用最多，而改性方法則分為物理改性和化學(xué)改性。物理改性的方法往往在一定時間內(nèi)會提高木材性能，但長時間使用則會導(dǎo)致材料性能下降?；瘜W(xué)改性主要是通過加入一些酸、堿、醛類物質(zhì)，與纖維素類材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到材料改性的目的。美國專利申請US2005170165A1公開了一種呋喃聚合物浸潰的木材，包含用一種可聚合糠醇單體混合物浸潰的木材，該混合物含有至少糠醇、穩(wěn)定助溶劑、水和選自酐、酸及其組合組成的一組的引發(fā)劑。中國專利申請CN1944009A公開了一種利用發(fā)泡異氰酸酯樹脂對木材進(jìn)行改性的方法，其中在真空條件下將發(fā)泡異氰酸酯注入到木材中，最終獲得的木材具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。中國專利申請CN101637931A公開了一種改善木質(zhì)纖維素材料尺寸穩(wěn)定性的方法，在真空條件下使用麥芽糊精溶液浸潰木材，而后經(jīng)過交聯(lián)形成不可溶物質(zhì)，其中麥芽糊精具有15到30葡萄糖當(dāng)量。中國專利申請CN101987472A公開了一種用于浸潰木材的浸潤劑組合物，其中包括至少兩種組分a)和b)，其中組分a)包含至少一種單和/或多官能硫醇，組分b包含至少一種單和/或多官能烯，其中硫醇基團(tuán)與烯基團(tuán)之間的摩爾比為I :0. n 100o上述專利申請在一定程度上提高了纖維素材料的硬度、密度以及尺寸穩(wěn)定性，但由于這些纖維素材料與上述浸潤劑的反應(yīng)活性有限，因此改性效果較差，材料中大量的孔隙沒有被填充，限制了材料的性能表現(xiàn)。因此，需要一種處理纖維素材料的浸潤劑組合物以進(jìn)一步提高纖維素材料的硬度、密度、尺寸穩(wěn)定性
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，提供了一種處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中所述浸潤劑組合物包括
a)l-40wt%的能夠發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體；
b)l-30wt%的水溶性高分子；
c)0-15 丨％含有不飽和鍵的單體，0-5wt%的引發(fā)劑，0-10wt%的聚合催化劑；
d)30-90wt% 的溶劑；
其中組分a)中能夠發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體選自多醇、多酸、酸酐、一元或多元醇酸、氨基酸、內(nèi)酯、末段未封端的聚酯中的一種或多種的組合。其中多醇每分子中含有2-2000個羥基。合適的多醇選自乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二醇胺、三乙醇胺和聚羥基丙烯酸中的一種或多種。合適的多酸選自己二酸、戊二酸、丁二酸、丙二酸、草酸、3，4-二羧基己二酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、2-甲基反丁烯二酸、2-甲基順丁烯二酸、2-乙 烯基丁二酸、檸檬酸、D-型酒石酸、L-型酒石酸、葡萄糖二酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、乙二胺四乙酸、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸及以上化合物的任何衍生物中的一種或多種的組合。組分b)中的水溶性高分子選自聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、改性淀粉、麥芽糊精、殼聚糖、核酸、脫氧核酸中的一種或多種的組合。組分c)中的含有不飽和鍵的單體選自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的一種或多種的組合；引發(fā)劑選自偶氮類引發(fā)劑、過氧化物引發(fā)劑中的一種或其組合；聚合催化劑選自質(zhì)子酸、非質(zhì)子酸、無機(jī)鹽中的一種或多種的組合。組分d)中的溶劑可以是任何不與上述組分a)、b)、c)反應(yīng)的惰性溶劑；優(yōu)選地，組分d)中的溶劑為水。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述纖維素材料為秸桿、木材、藤材、紙制品、甘蔗渣、竹制品以及任何上述所提及材料的組合。優(yōu)選地，所述纖維素材料為木材。適用的木材包括但不限于軟木，硬木，速生材；所述軟木包括但不限于松木、楓木、杉木、楊木、黃桐和山毛櫸，所述硬木包括但不限于樺木、桉木和白臘；以及任何上述所提及的材料組合。其中松木包括但不限于紅松、落葉松、馬尾松、輻射松、歐洲赤松、針葉松、云南松、澳洲柏、海岸松以及任何上述所提及的材料組合。木材本身可以是木片、木板、木纖維、未處理的木材、半干的木材、梁、地板、木飾材等。木材在用本發(fā)明的方法處理前本身可以經(jīng)過拋光、蒸煮、漂白或者蝕刻等處理方法。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，組分a)中能夠發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體的含量優(yōu)選為3-40wt%，更優(yōu)選3-35wt%，最優(yōu)選5-30wt%。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，組分b)中的水溶性高分子的含量優(yōu)選為l_25wt%，更優(yōu)選3-25wt%，最優(yōu)選5-25wt%。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，組分c)中優(yōu)選含有5_15被％含有不飽和鍵的單體，l-3wt%的弓I發(fā)劑,0-8wt%的聚合催化劑。在浸潤劑組合物中，還可以添加染料、金屬無機(jī)鹽、金屬有機(jī)鹽、防水試劑、香料、防紫外試劑、納米粒子、防蟲劑、木材防腐劑或者阻燃劑。這些添加劑通過浸潰，最終固定在纖維素材料內(nèi)部。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，提供了一種利用上述浸潤劑處理纖維素材料的方法，包括以下步驟1)提供上述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物；2)使步驟I)所述浸潤劑組合物進(jìn)入纖維素材料內(nèi)部；3)使纖維素材料與浸潤劑組合物發(fā)生聚合反應(yīng)，形成一種不溶于水的復(fù)合高分子材料。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，還提供了由上述處理纖維素材料方法處理纖維素材料獲得的不溶性復(fù)合高分子材料。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
將400g麥芽糊精，172g檸檬酸，12g硼酸溶于I. 20kg水中，攪拌溶液直到溶液澄清透明。將4塊120X75X20 ( 單位mm)的杉木木板置于高壓釜中，首上述溶液注入高壓釜中，待溶液加入完畢，逐漸提高壓力到18個大氣壓。維持壓力5個小時，然后逐漸減壓到常壓，將溶液從反應(yīng)釜中抽離。減壓至80%真空度約20分鐘，然后在常壓下在110°C干燥木板24小時。處理前后的木材的對比數(shù)據(jù)如下
權(quán)利要求
1.一種處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其特征在于包括 a)l-40wt%的能夠發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體； b)l-30wt%的水溶性高分子； c)0-15 丨％含有不飽和鍵的單體，0-5wt%的引發(fā)劑，0-10wt%的聚合催化劑；和 d)30-90wt% 的溶劑； 其中組分a)中能夠發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體選自多醇、多酸、酸酐、一元或多元醇酸、氨基酸、內(nèi)酯、末段未封端的聚酯中的一種或多種的組合； 組分b)中的水溶性高分子選自聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、改性淀粉、麥芽糊精、殼聚糖、核酸、脫氧核酸中的一種或多種的組合； 組分c)中的含有不飽和鍵的單體選自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的一種或多種的組合；引發(fā)劑選自偶氮類引發(fā)劑、過氧化物引發(fā)劑中的一種或其組合；聚合催化劑選自質(zhì)子酸、非質(zhì)子酸、無機(jī)鹽中的一種或多種的組合。
2.權(quán)利要求I所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中纖維素材料選自秸桿、木材、藤材、紙制品、甘蔗渣、竹制品中的一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述纖維素材料為木材。
3.權(quán)利要求I或2所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中組分a)中發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體的含量為3-35wt%。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中組分b)中水溶性聞分子的含量為l_25wt%。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中組分c)中含有5-15 丨％含有不飽和鍵的單體，l-3wt%的引發(fā)劑，0-8wt%的聚合催化劑。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中組分a)中的多醇每分子中含有2-2000個羥基。
7.權(quán)利要求6中所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中多醇選自乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二醇胺、三乙醇胺和聚羥基丙烯酸中的一種或多種。
8.權(quán)利要求I所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中組分a)中的多酸選自己二酸、戊二酸、丁二酸、丙二酸、草酸、3，4_ 二羧基己二酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、2-甲基反丁烯二酸、2-甲基順丁烯二酸、2-乙烯基丁二酸、檸檬酸、D-型酒石酸、L-型酒石酸、葡萄糖二酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、乙二胺四乙酸、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸及以上化合物的任何衍生物中的一種或多種的組合。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物，其中組分d)中的溶劑為水。
10.一種處理纖維素材料的方法，包括以下步驟1)提供權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的處理纖維素材料的浸潤劑組合物；2)使步驟I)所述浸潤劑組合物進(jìn)入纖維素材料內(nèi)部；3)使纖維素材料與浸潤劑組合物發(fā)生聚合反應(yīng)，形成一種不溶于水的復(fù)合高分子材料。
11.一種不溶于水的復(fù)合高分子材料，其特征在于由權(quán)利要求10所述的處理纖維素材料的方法處理纖維素材料獲得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理纖維素材料的浸潤劑組合物及利用其處理纖維素材料的方法。所述處理纖維素材料的浸潤劑組合物包括a)1-40wt%的能夠發(fā)生酯化聚合反應(yīng)的反應(yīng)性單體；b)1-30wt%的水溶性高分子；c)0-15wt%含有不飽和鍵的單體，0-5wt%的引發(fā)劑，0-10wt%的聚合催化劑；和d)30-90wt%的溶劑。經(jīng)過該浸潤劑組合物處理的纖維素材料內(nèi)部孔隙少、密度大、硬度高，并具有良好的尺寸穩(wěn)定性。
文檔編號B27K3/50GK102975248SQ20121048166
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月24日
發(fā)明者姚保綱 申請人:姚高