本发明属于木材处理
技术领域：
，特别是一种改善速生杨木力学性能的处理工艺。
背景技术：
：我国人工林面积约0.69亿公顷，蓄积24.83亿立方米，通过长期的投入人工林面积，使得人工林面积居世界首位，同时，我国森林有效供给与日益增长的社会需求矛盾依然突出，优质的木材严重依赖进口，对外依存度较高，木材安全形势较为严峻。我国速生杨木资源较为丰富，分布较广，在多个地区都有大量种植，杨树在我国种植面积大，分布广取材方便，生长速度较快，五年就能成材，具有极强的适应能力，能够广泛应用于胶合板、刨花板、造纸纸浆等行业。然而，速生杨木由于生长较快，导致其显微结构疏松、强度较低、变形较大等特点，限制了其应用。技术实现要素：本发明的目的是提供一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，以解决现有技术中的不足。本发明采用的技术方案如下：一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置40-50min，然后取出，即可；（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，先常温浸渍30-35min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至60-65℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2-3小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述杨木板为厚度为1cm。所述一次高温高压下的高温温度为150-155℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.38-0.45mpa。所述一次高温高压下的高温温度为152℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.41mpa。所述糠醛溶液质量分数为55-58%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1-1.5；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。所述二次高温高压下的高温温度为135-140℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.60-0.68mpa。所述二次高温高压下的高温温度为138℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.65mpa。本发明还可以通过在糠醛溶液中预先添加少量的氯化稀土，然后再添加马来酸酐与柠檬酸；采用的氯化稀土为氯化铈；氯化铈占糠醛溶液质量分数为0.012%。本发明通过在糠醛溶液中预先添加少量的氯化铈，能够促使糠醛聚合的同时，与杨木内纤维素、半纤维素等紧密结合到一起，同时，还会与木质素部分发生交联反应，从而提高结合力，能够显著的提高杨木的增重率，而杨木增重率的显著提高表明糠醛在杨木内部的聚合程度大幅度提高，从而，能够更好的改善杨木的力学性能。有益效果：本发明方法对速生杨木的处理，能够显著的提高速生杨木的性能，通过增加速生杨木的重量能够表明经过处理后的速生杨木的疏松组织得到明显的致密化的提升，从而，能够提高力学性能，尤其是强度性能得到明显的提高，进而能够显著的提高其应用范围，通过添加一定量的氯化稀土，能够明显提高速生杨木的增重率。本发明方法中经过高温高压一次处理和二次处理的结合，能够明显的改善处理速生杨木的尺寸稳定性，降低干缩率，通过改善速生杨木的综合性能，从而提高其应用范围。本发明通过添加一定量的氯化铈，能够显著的提高处理速生杨木的增重率，从而改善速生杨木的力学性能，通过调节氯化铈的添加量，能够直接影响速生杨木的增重率，实质上，是通过影响糠醛聚合后与速生杨木组织之间的结合稳定性来影响速生杨木的增重率。具体实施方式一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置40-50min，然后取出，即可；（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，先常温浸渍30-35min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至60-65℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；通过高温加压一次处理后，能够舒张速生杨木组织间隙，然后进行反应处理，促使反应液渗透进入到速生杨木内部，对速生杨木内部的细胞填充效果更好，同时，由于糠醇分子量较小，能够进入到速生杨木细胞壁中，固化后，充满细胞壁空隙，降低孔隙率，提高速生杨木的重量；马来酸酐：熔点52.8℃；沸点202℃；水溶性溶于水生成顺丁烯二酸；密度1.480g/cm3；外观斜方晶系无色针状或片状结晶体；闪点103℃；糠醛，又称2-呋喃甲醛，与糖醛是同一物质。其学名为α-呋喃甲醛，是呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物。它最初从米糠与稀酸共热制得，所以叫做糠醛。糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖，再由戊糖脱水环化而成。生产的主要原料为玉米芯等农副产品。合成方法有多种。糠醛是呋喃环系最重要的衍生物，化学性质活泼，可以通过氧化、缩合等反应制取众多的衍生物；（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2-3小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述杨木板为厚度为1cm。所述一次高温高压下的高温温度为150-155℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.38-0.45mpa。所述一次高温高压下的高温温度为152℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.41mpa。所述糠醛溶液质量分数为55-58%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1-1.5；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。所述二次高温高压下的高温温度为135-140℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.60-0.68mpa。所述二次高温高压下的高温温度为138℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.65mpa。下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；所述杨木板为厚度为1cm。（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置40min，然后取出，即可；所述一次高温高压下的高温温度为150℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.38mpa。（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，先常温浸渍30min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至60℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；所述糠醛溶液质量分数为55%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述二次高温高压下的高温温度为135℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.60mpa。实施例2一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；所述杨木板为厚度为1cm。（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置50min，然后取出，即可；所述一次高温高压下的高温温度为155℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.45mpa。（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，先常温浸渍35min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至65℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；所述糠醛溶液质量分数为58%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1.5；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置3小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述二次高温高压下的高温温度为140℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.68mpa。实施例3一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；所述杨木板为厚度为1cm。（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置42min，然后取出，即可；所述一次高温高压下的高温温度为152℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.41mpa。（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，先常温浸渍33min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至63℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；所述糠醛溶液质量分数为57%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1.2；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2.5小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述二次高温高压下的高温温度为138℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.62mpa。实施例4一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；所述杨木板为厚度为1cm。（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置45min，然后取出，即可；所述一次高温高压下的高温温度为152℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.41mpa。（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，添加氯化稀土，采用的氯化稀土为氯化铈；氯化铈占糠醛溶液质量分数为0.012%，先常温浸渍32min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至63℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；所述糠醛溶液质量分数为56%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1.2；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2.3小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述二次高温高压下的高温温度为138℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.65mpa。实施例5一种改善速生杨木力学性能的处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；所述杨木板为厚度为1cm。（2）高温加压一次处理：对上述得到的杨木板进行高温加压一次处理，将杨木板置于一次高温高压下，静置45min，然后取出，即可；所述一次高温高压下的高温温度为152℃；所述一次高温高压下的高压压力为0.41mpa。（3）反应处理：将经过高温加压一次处理后的杨木板浸泡到糠醛溶液中，添加氯化稀土，采用的氯化稀土为氯化铈；氯化铈占糠醛溶液质量分数为0.012%，先常温浸渍32min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至63℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；所述糠醛溶液质量分数为56%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1.2；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。（4）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2.3小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述二次高温高压下的高温温度为138℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.65mpa。采用同一批杨木加工成相同规格的杨木板进行试验；增重率m=（m1-m2）/m2×100%；m：试样的增重率，%；m1：试样的处理后的绝干质量,g;m2：试样处理前的绝干质量，g；表1增重率%实施例153.16实施例252.10实施例355.05实施例457.87实施例566.72对比例141.46对比例1：速生杨木力处理工艺，包括以下步骤制成：（1）板材加工：对杨木原木进行加工，制成杨木板；所述杨木板为厚度为1cm。（2）反应处理：将杨木板浸泡到糠醛溶液中，先常温浸渍30min，然后再添加马来酸酐和柠檬酸，搅拌反应2小时，然后缓慢加热至60℃，再继续浸泡1小时，再取出，表面沥干，得到反应杨木板；所述糠醛溶液质量分数为55%；所述马来酸酐、柠檬酸摩尔比为15:1；所述糠醛溶液中糠醛、马来酸酐摩尔比为1:2。所述缓慢加热的加热速率为0.5℃/min。（3）高温加压二次处理；将上述得到的反应杨木板进行高温加压二次处理，将杨木板置于二次高温高压下，静置2小时，然后以1℃/min的速率逐渐降低至室温，取出，即可。所述二次高温高压下的高温温度为135℃；所述二次高温高压下的高压压力为0.60mpa；由表1可以看出，本发明方法对速生杨木的处理，能够显著的提高速生杨木的性能，通过增加速生杨木的重量能够表明经过处理后的速生杨木的疏松组织得到明显的致密化的提升，从而，能够提高力学性能，尤其是强度性能得到明显的提高，进而能够显著的提高其应用范围，通过添加一定量的氯化稀土，能够明显提高速生杨木的增重率。以实施例5为基础试样，对比，不同氯化铈添加量对处理杨木增重率的影响；氯化铈占糠醛溶液质量分数计；表2氯化铈占糠醛溶液质量分数%增重率%0.00459.280.00861.170.01266.720.01466.05由表2可以看出，本发明通过添加一定量的氯化铈，能够显著的提高处理速生杨木的增重率，从而改善速生杨木的力学性能，通过调节氯化铈的添加量，能够直接影响速生杨木的增重率，实质上，是通过影响糠醛聚合后与速生杨木组织之间的结合稳定性来影响速生杨木的增重率。尺寸稳定性按照gb/t1932-2009《木材干缩性测定方法》中的规定，测试试样从湿材到气干以及湿材到全干时的尺寸，进而计算体积干缩率；表3湿材至气干体积干缩率%湿材至全干体积干缩率%实施例13.8758.683实施例23.8218.619实施例33.7158.588实施例43.5298.316实施例53.0257.986空白对照组9.03411.725由表3可以看出，本发明方法通过对速生杨木的处理，能够大幅度的降低处理后的速生杨木的体积干缩率，表明本发明方法处理后的速生杨木的尺寸稳定性得到大幅度的提高。以实施例5为基础试样，对比是否加压处理，对于干缩率的影响；a:高温高压一次处理时，不加压；b:高温高压二次处理时，不加压；c:高温高压一次处理时，不加压；高温高压二次处理时，不加压；表4湿材至气干体积干缩率%湿材至全干体积干缩率%a3.2018.115b3.7528.696c3.8188.793由表4可以看出，本发明方法中经过高温高压一次处理和二次处理的结合，能够明显的改善处理速生杨木的尺寸稳定性，降低干缩率，通过改善速生杨木的综合性能，从而提高其应用范围。按照gb/t1941-2009《木材硬度试验方法》对处理速生杨木硬度的检测；表5湿材至气干体积硬度/n实施例13833实施例23725实施例33917实施例44011实施例54325空白对照组1995由表5可以看出，本发明方法处理后的速生杨木的硬度大幅度增加。以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。当前第1页12