甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法
【專利摘要】甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，是一種將小分子的甲基丙烯酸甲酯浸入木材孔道中本體聚合制備玻璃化木材的方法。本發(fā)明將液體的甲基丙烯酸甲酯及引發(fā)劑、改性劑浸漬到木材內(nèi)部，在木材空隙內(nèi)表面發(fā)生本體聚合反應(yīng)原位生成不溶于水的透明固體聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚體，聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚體填充在木材孔道里實現(xiàn)木材的玻璃化，提高了木材的密實性、耐水性、抗壓強度和耐磨性，并使木材具有良好的尺寸穩(wěn)定性和加工性。本發(fā)明的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法具有工藝簡便、無需溶劑、環(huán)境友好等優(yōu)良特點。
【專利說明】甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于木材強化功能性改良和高值化利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到原木、鋸材、板方等實體木材填充強化和高附加值利用。
【背景技術(shù)】
[0002]木材是四大傳統(tǒng)材料之一，它常被用作建筑、家具和室內(nèi)裝修材料。然而我國可供利用的優(yōu)質(zhì)木材資源十分有限，雖然速生木材的應(yīng)用從一定程度上緩解了木材供需的矛盾，但這些速生材存在著材質(zhì)松軟、硬度小、強度低、易腐朽變形的缺陷，嚴重制約了速生木材的應(yīng)用范圍。因此，對速生材進行功能性改良非常必要。
[0003]一種木塑復(fù)合材料的制備方法及制得的木塑復(fù)合材料(CN200810022633.7)報道了將高分子乳液與植物纖維均勻混合，經(jīng)干燥脫水后成型而制得一種木塑復(fù)合材料。復(fù)合木塑復(fù)合材料具有良好的木質(zhì)感，耐濕、著色性良好，隔熱絕緣防腐，機械性能優(yōu)異，質(zhì)輕、抗酸堿、不腐爛、抗蟲蛀，且能百分之百回收再生利用，各項性能指標可與硬木產(chǎn)品相媲美。
[0004]木材塑料接枝復(fù)合體的生產(chǎn)方法(CN89102815.3)，是木材在負壓作用下，苯乙烯溶液填滿木材內(nèi)部組織空隙，在少量的過氧化物引發(fā)下加熱聚合成為木材塑料接枝復(fù)合體。這種復(fù)合體具有強硬度、耐熱性、防潮濕、韌性好、防蟲蛀、防腐性、耐變形、耐彎曲等性倉泛。
[0005]聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機玻璃，是無毒環(huán)保的材料，具有良好的化學穩(wěn)定性和耐候性，同時具有質(zhì)輕、價廉、易成型等優(yōu)點，聚甲基丙烯酸甲酯透明度優(yōu)良，有突出的耐老化性；它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力卻高出幾倍；它有良好的絕緣性和機械強度；對酸、堿、鹽有較強的耐腐蝕性能；易加工成型，可進行粘接、鋸、刨、鉆、刻、磨、絲網(wǎng)印刷、噴砂等手工和機械加工，加熱后可彎曲壓模成各種亞克力制品。廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、電子產(chǎn)品的按鍵、日用消費品等領(lǐng)域。但是，表面硬度不高、易擦毛、抗沖擊性能低、成型流動性能差等是聚甲基丙烯酸甲酯的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，以解決上述【背景技術(shù)】中的缺點。
[0007]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，具體步驟包括:
(1)將甲基丙烯酸甲酯與引發(fā)劑、改性劑混合，在混合溶液中充分浸潰木質(zhì)材料；
(2)將浸潰后的木質(zhì)材料密閉陳放至少24小時；
(3)在密閉條件下通過恒溫加熱使步驟(I)中浸潰到木質(zhì)材料中的浸潰物在木質(zhì)材料中原位反應(yīng)生成甲基丙烯酸甲酯的共聚體或聚甲基丙烯酸甲酯，反應(yīng)完全后，保持密閉條件進行陳化；
(4)取出反應(yīng)后的木質(zhì)材料，洗滌，干燥，刨切砂光。[0008]在本發(fā)明中，所選用的木質(zhì)材料為原木、板材、方材、單板、薄板、木屑、木粉、纖維板、造紙原料中的一種。
[0009]在本發(fā)明中，所述甲基丙烯酸甲酯的共聚體為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、丁二烯、醋酸乙烯酯、烯丙基縮水甘油醚、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中任意一種改性劑單體共聚而成的共聚體。
[0010]在本發(fā)明中，所述引發(fā)劑為有機過氧化物引發(fā)劑、無機過氧化物引發(fā)劑、偶氮類引發(fā)劑及氧化還原引發(fā)劑中的一種。
[0011]在本發(fā)明中，所述甲基丙烯酸甲酯與改性劑的質(zhì)量比例為100: (10-30)，與引發(fā)劑的質(zhì)量比例為100: (0.5~2.0)。
[0012]在本發(fā)明中，所述浸潰工藝采用真空-加壓浸潰。
[0013]在本發(fā)明中，所述恒溫加熱步驟包括以下步驟:先恒溫85、0°C，保溫時間8~10小時，再升溫至100-110℃，保溫時間8-10小時。
[0014]在本發(fā)明中，所述步驟(4)中的洗滌為采用稀酸、稀堿和純水依次洗滌，保證木質(zhì)材料的潔凈，所述干燥為常溫下的真空干燥。
[0015]有益效果:
本發(fā)明采用本體聚合原理，單體、引發(fā)劑、改性劑都是小分子的液體，因而比較容易浸入木材孔隙中；本發(fā)明是本體聚合反應(yīng)，不需要額外添加溶劑，浸入木材中的處理液通過聚合反應(yīng)后都能夠固化留存于木材之中，不對環(huán)境造成危害；本發(fā)明為固體玻璃狀的聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚體填充于木材中形成玻璃化的木質(zhì)材料，兼具了木材和聚合物的共同特性，因而與未處理木材相比，其具有良好的尺寸穩(wěn)定性、硬度、強度和耐磨性，且可涂飾，刨、切、釘?shù)燃庸づc實體木材無區(qū)別，不受使用條件和加工方式等的限制，它還保留了木材美觀的天然紋理等優(yōu)點，它還在耐水性、防腐防霉性上較未處理木材強。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0017]實施例1:
(1)將200份甲基丙烯酸甲酯與50份醋酸乙烯酯、1份引發(fā)劑BPO(過氧化二苯甲酰)攪拌混合均勻，獲得處理液；
(2)將規(guī)格為1000mmXIOOmmX IOOmm的楊木鋸材裝入真空高壓浸注罐中；開啟真空泵抽真空，維持罐內(nèi)壓力為0.015MPa時間60min ;開啟進液閥門將改性處理液抽入浸注罐內(nèi)，使液面完全覆蓋楊木鋸材，加0.8MPa壓力浸潰3 h ；
(3)開啟排液閥門，將處理液壓送回儲液槽，調(diào)整配比后留作下次使用；
(4)將浸潰后的楊木方材密閉陳放24h；
(5)楊木鋸材裝入密閉反應(yīng)槽中，加熱至90°C反應(yīng)8h，讓其在木材孔道中充分聚合；
(6)反應(yīng)結(jié)束后，將楊木鋸材密閉陳放24小時以上；
(7)將楊木鋸材放入干燥窯中，根據(jù)干燥基準進行抽真空常溫干燥。
[0018]用本發(fā)明方法處理后的楊木鋸材密度達到0.65g/cm3，色澤清晰亮麗，抗脹縮率ASE指標可達63%，阻濕率MEE為65%，抗壓強度提高0.95倍，磨耗量下降63%。[0019]實施例2:
(1)將200份甲基丙烯酸甲酯與50份苯乙烯、I份引發(fā)劑BPO攪拌混合均勻，獲得處理
液；
(2)將規(guī)格為2000mmX200mmX20mm的楊木板方裝入真空高壓浸注罐中；開啟真空泵抽真空,維持罐內(nèi)壓力為0.012MPa時間30min ;開啟進液閥門將改性處理液抽入浸注罐內(nèi)，使液面完全覆蓋楊木板方，加0.8MPa壓力浸潰I h ；
(3)開啟排液閥門，將處理液壓送回儲液槽，調(diào)整配比后留作下次使用；
(4)將浸潰后的楊木板方密閉陳放24h；
(5)楊木板方在密閉室內(nèi)加熱至90°C反應(yīng)10h，讓其在木材孔道中充分聚合；
(6)反應(yīng)結(jié)束后，將楊木板方密閉陳放24小時以上；
(7)將楊木板方放入干燥窯中，根據(jù)干燥基準進行抽真空常溫干燥。
[0020]用本發(fā)明方法處理后的楊木板方密度達到0.69g/cm3，色澤清晰亮麗，抗脹縮率ASE指標可達68%，阻濕率MEE為64%，抗壓強度提高0.76倍，磨耗量下降60%。
[0021]實施例3:
(1)將200份甲基丙烯酸甲酯與I份引發(fā)劑BPO攪拌混合均勻，獲得處理液；
(2)將規(guī)格為2500mmX400mmX3mm楊木薄板裝入真空高壓浸注罐中；開啟真空泵抽真空，維持罐內(nèi)壓力為0.016MPa時間30min ;開啟進液閥門將改性處理液抽入浸注罐內(nèi)，使液面完全覆蓋楊木薄板，加0.1MPa壓力浸潰lOmin，后在0.8Mpa下浸潰20min ；
(5)開啟排液閥門，將處理液壓送回儲液槽，調(diào)整配比后留作下次使用；
(6)開啟排氣閥門，卸除壓力后，將楊木薄板裝入密閉反應(yīng)槽中，加熱至90°C反應(yīng)8h后，在100°C靜置8 h ；
(7)反應(yīng)結(jié)束后，將楊木板薄板密閉陳放24小時以上；
(8)將楊木薄板放入干燥窯中，根據(jù)干燥基準抽真空常壓干燥。
[0022]將本發(fā)明方法處理后的楊木薄板施膠熱壓成板，與未處理膠合板相比，抗壓強度提高124%左右，ASE為60%，MEE約為49%。
[0023]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，具體步驟包括: (1)將甲基丙烯酸甲酯與引發(fā)劑、改性劑混合，在混合溶液中充分浸潰木質(zhì)材料； (2)將浸潰后的木質(zhì)材料密閉陳放至少24小時； (3)在密閉條件下通過恒溫加熱使步驟(1)中浸潰到木質(zhì)材料中的浸潰物在木質(zhì)材料中原位反應(yīng)生成甲基丙烯酸甲酯的共聚體或聚甲基丙烯酸甲酯，反應(yīng)完全后，保持密閉條件進行陳化； (4)取出反應(yīng)后的木質(zhì)材料，洗滌，干燥，刨切砂光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，所選用的木質(zhì)材料為原木、板材、方材、單板、薄板、木屑、木粉、纖維板、造紙原料中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯的共聚體為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、丁二烯、醋酸乙烯酯、烯丙基縮水甘油醚、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中任意一種改性劑單體共聚而成的共聚體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯與改性劑的質(zhì)量比例為100: (10-30)，與引發(fā)劑的質(zhì)量比例為 100: (0.5~2.0)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，所述浸潰工藝采用真空-加壓浸潰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，所述恒溫加熱過程包括以下步驟:先恒溫85、0°C，保溫時間8~10小時，再升溫至10(ni0°C，保溫時間8~10小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基丙烯酸甲酯在木材中本體聚合制備玻璃化木材的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的洗滌是指采用稀酸、稀堿和純水依次洗滌，所述干燥為常溫下的真空干燥。
【文檔編號】B27K3/08GK103568088SQ201310555275
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】胡云楚, 陳旬, 袁利萍, 田梁材, 王潔, 吳義強 申請人:中南林業(yè)科技大學