專利名稱：納米碳酸鈣改性人工林木材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木材處理工藝，尤其涉及采用無機粉體納米材料納米碳酸鈣改性人工林木材的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷進步，木材基于健康、緑色、無污染、可再生等特點，受到人們的青睞；但是，人們對森林資源的掠奪性開發(fā)使得森林面積的大幅度逐年縮小，木材資源、尤其是優(yōu)質(zhì)木材資源日益緊缺，木材加工エ業(yè)原料結(jié)構(gòu)已經(jīng)從原有的以天然林為主轉(zhuǎn)為以人工林、次生林、小徑材等為主。但是人工林等的材性較差；且如沿用原有加工エ藝加工時，效果也并不好。研究發(fā)現(xiàn)，利用材料之間的復合效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，來進行以木材為基體材料的復合改性，將是重點發(fā)展的方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供ー種納米碳酸鈣改性人工林木材的方法，以解決上述背景技術(shù)中的缺點。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):
納米碳酸鈣改性人工林木材的方法，是將納米碳酸鈣于水中分散及表面改性后，形成懸浮液，對人工林木材進行浸泡處理的エ藝，具體而言，可以通過以下步驟來實現(xiàn)。①預處理:選用杉木、楊木等人工林木材，制成一定尺寸的板材或方材，進行干燥處理，含水量控制為當?shù)仄胶夂浚?br>
②改性液配備:將經(jīng)干燥的納米碳酸鈣投入水中，再添加納米碳酸鈣重量3 5%的表面改性劑進行表面改性，最終形成納米碳酸鈣重量百分比濃度為3 5%的懸浮液，其中，按照重量，納米碳酸鈣與表面改性劑的比例為100:3-5，納米碳酸鈣+表面改性劑與水的比例為100:3-5 ；
③改性液分散:將配備好的改性液高速剪切分散30min左右，轉(zhuǎn)速為16，000r/m,再超聲分散20 min左右，分散處理時保持納米碳酸鈣水懸浮液溫度為75°C ；
④木材改性處理:將經(jīng)過預處理的木材放入改性機組，將分散處理好的改性液注入改性機組，使木材直接浸潰的改性液中，封閉改性機組，先抽成真空，保持30min左右，加壓至
0.7MPa，保持24小吋，同時保證溫度為7(T80°C，其中，按照重量，納米碳酸鈣與木材的比例為 100:3 5 ；
⑤后處理:將改性機組的壓力和溫度降低至常溫常壓，打開改性機組，排出改性液，取出木材水洗，風干至表面無明顯水跡殘留，移至干燥室干燥，含水量控制為當?shù)仄胶夂繛橐恕Ｔ诒景l(fā)明中，所述納米碳酸鈣為平均粒度IOOnm的微粒，使納米碳酸鈣微粒能夠通過浸潰而進入到木材內(nèi)。在本發(fā)明中，所述整個流程中所采用的水均為去離子水,避免水中電荷對改性過程產(chǎn)生影響。有益效果:
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的木材改性劑難以深入木材內(nèi)部，尤其是不能與木材組分形成牢固結(jié)合、改性過程環(huán)境污染、改性后的產(chǎn)品性能提高不顯著、產(chǎn)品使用范圍受到限制、使用過程影響環(huán)境等問題，經(jīng)過處理后的木材，其木材纖維等組織及外觀均無明顯變化，但其表面硬度、耐磨性、沖擊韌性、防水等性能得到顯著提高。
具體實施例方式為了使本發(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，下面舉實例對本發(fā)明進行詳細描述。選材:樹種為杉木，含水率13%，規(guī)格長1200mm，寬50mm，厚50mm的方材選取250根，合計0.75m3,干燥密度為0.371g/cm3 ；
改性液:經(jīng)分散與改性處理的納米碳酸鈣水基懸浮液，納米碳酸鈣與木材重量比例為100:5，含量為5%的改性浸潰液 重量為556.5kg，利用率按照50%計，平均有效浸潰深度^ 11mm ；
浸潰機組真空度:-0.08MPa，抽真空時間30min ；
浸潰機組壓力:0.7MPa，保持壓力時間12h ；
改性后坯料表面水洗后，氣干然后進入干燥室，在110±3°C下干燥192h。由于納米碳酸鈣粒子的表面活性，它們與細胞壁及胞間層木材組分中的羥基等活性基團形成牢固的結(jié)合；因此經(jīng)復合改性處理后的杉木方材的力學指標，相對于其改性前的素材提高如下:
測試件的表面磨耗量平均減少20.85%，弦面平均硬度平均增加42.58%，而其徑面硬度平均增加36.83%。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.納米碳酸鈣改性人工林木材的方法，其特征在于，是將納米碳酸鈣于水中分散及偶聯(lián)劑表面改性后，形成懸浮液，對人工林木材進行浸泡處理的工藝，具體而言，可以通過以下步驟來實現(xiàn): ①預處理:選用杉木、楊木等人工林木材，制成一定尺寸的板材或方材，進行干燥處理，含水量控制為當?shù)仄胶夂浚? ②改性液配備:將經(jīng)干燥的納米碳酸鈣投入水中，再添加納米碳酸鈣重量3 5%的表面改性劑進行表面改性，最終形成納米碳酸鈣重量百分比濃度為3 5%的懸浮液，其中，按照重量，納米碳酸鈣與表面改性劑的比例為100:3-5，納米碳酸鈣+表面改性劑與水的比例為100:3-5 ； ③改性液分散:將配備好的改性液高速剪切分散30min左右，轉(zhuǎn)速為16，000r/m,再超聲分散20 min左右，分散處理時保持納米碳酸鈣水懸浮液溫度為75°C ； ④木材改性處理:將經(jīng)過預處理的木材放入改性機組，將分散處理好的改性液注入改性機組，使木材直接浸潰的改性液中，封閉改性機組，先抽成真空，保持30min左右，加壓至0.7MPa，保持24小時，同時保證溫度為7(T80°C，其中，按照重量，納米碳酸鈣與木材的比例為 100:3 5 ； ⑤后處理:將改性機組的壓力和溫度降低至常溫常壓，打開改性機組，排出改性液，取出木材水洗，風干至表面無明顯水跡殘留，移至干燥室干燥，含水量控制為當?shù)仄胶夂繛橐恕?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳酸鈣改性人工林木材的方法，其特征在于，所述納米碳酸鈣為平均粒度IOOnm的微粒。
全文摘要
納米碳酸鈣改性人工林木材的方法，是一種采用無機粉體納米材料納米碳酸鈣改性人工林木材的方法，通過預處理、改性液配備、改性液分散、木材改性處理和后處理幾個步驟，將納米碳酸鈣于水中分散及偶聯(lián)劑表面改性后，形成懸浮液，對人工林木材進行浸泡處理，克服了傳統(tǒng)的木材改性劑難以深入木材內(nèi)部，尤其是與木材組分形成牢固結(jié)合、改性過程環(huán)境污染、改性后的產(chǎn)品性能提高不顯著、產(chǎn)品使用范圍受到限制、使用過程影響環(huán)境等問題，經(jīng)過處理后的木材，其木材纖維等組織及外觀均無明顯變化，但其表面硬度、耐磨性、沖擊韌性、防水等性能得到顯著提高。
文檔編號B27K3/16GK103112067SQ20131001447
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者袁光明, 宮飛飛, 張南南, 陳超 申請人:中南林業(yè)科技大學