一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材及其制备方法

本发明属于改性木材领域。

背景技术：

1、人工速生林以其生长周期短、生长速度快和单位面积产量高等优势，在建筑、家具和装饰等领域展现出巨大的应用潜力。由于这些树木生长迅速，它们通常存在材质软、密度低和易变形等问题，从而限制了其在高附加值产品领域的应用。采用物理或化学手段对人工速生林木材进行改性处理，可以提升其基本物理性能或赋予其功能特性。

2、目前，常见的化学改性方法包括乙酰化处理、氮羟甲基树脂改性、脲醛树脂处理、糠醇树脂处理、有机单体处理以及溶胶-凝胶法处理等。根据改性剂与木材的作用机理不同，化学改性木材可通过以下几种不同的方式进行：与细胞壁发生接枝反应、填充细胞壁、填充细胞腔。不同的改性方法也可以通过一种或多种方式改性木材，以实现最佳效果。

3、糠醇是一种由农林废弃物(如甘蔗渣、秸秆和玉米芯等)衍生的极性有机单体，相较于其他改性剂更为绿色环保。糠醇单体会发生脱水缩合反应，形共轭短链，共轭链之间继续交联，可形成高度聚合的糠醇树脂。糠醇单体分子量为98，能够轻松渗透到木材细胞壁，进而原位聚合形成树脂填充在木材细胞壁中，实现对疏松木材的密实化，糠醇改性木材技术目前已实现产业化。由于糠醇树脂几乎不与木材组分发生化学反应，只能通过物理填充的方式堵塞水分运输通道，提高尺寸稳定性方法较为单一。此外由于糠醇树脂固化后形成的三维网络分子结构过于致密，限制了分子的移动，使得在受到外力作用时下分子链难以滑移，而且糠醇树脂的玻璃态转化温度在70℃～130℃之间，在室温下糠醇树脂处于玻璃态，所以糠醇改性木材往往存在脆性增加的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决现有糠醇改性木材后韧性降低以及尺寸稳定性较低的问题，进而一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材及其制备方法。

2、一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材，它是利用糠醇/丙烯酰胺改性剂改性木材后得到；

3、所述的糠醇/丙烯酰胺改性剂由糠醇、马来酸酐、硼砂、丙烯酰胺及溶剂制备而成。

4、一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，它是按以下步骤进行的：

5、一、称取糠醇、马来酸酐、硼砂、丙烯酰胺及溶剂；

6、二、将称取的糠醇、马来酸酐及硼砂加入到溶剂中形成酸性溶液，然后在加热条件下进行低聚反应，得到糠醇低聚物；

7、三、将糠醇低聚物和称取的丙烯酰胺混合均匀，得到糠醇/丙烯酰胺改性剂；

8、四、将木材浸渍在糠醇/丙烯酰胺改性剂中，然后真空及加压处理，得到浸渍后的木材；

9、五、将浸渍后的木材加热固化，最后烘干，得到糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材。

10、本发明的有益效果是：

11、1、本发明将糠醇单体在酸性条件下加热，使糠醇单体之间发生脱水缩合反应形成短链，在后续加热固化阶段，短链可以直接继续反应，形成三维网络结构，生成糠醇树脂，填充细胞孔隙，提高固化效率；

12、2、本发明丙烯酰胺中的碳碳双键可以参与到糠醇短链之间的共轭反应当中，降低糠醇树脂三维网络结构的致密程度，使分子链有更多的移动空间；

13、3、本发明加入丙烯酰胺后，不会对糠醇木材原本的优良性质产生明显影响；

14、4、本发明加入丙烯酰胺后，木材抗湿胀系数达到36.28％，尺寸稳定性较糠醇木材更为优异；

15、5、本发明加入丙烯酰胺后，木材的冲击强度较糠醇木材提升了44.43％，脆性得到明显改善。

技术特征：

1.一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材，其特征在于它是利用糠醇/丙烯酰胺改性剂改性木材后得到；

2.根据权利要求1所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材，其特征在于所述的糠醇/丙烯酰胺改性剂按质量份数由10份～60份糠醇、1份～2份马来酸酐、2份～4份硼砂、1.81份～10.86份丙烯酰胺及23.14份～85.19份溶剂制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材，其特征在于所述的溶剂为水或酒精。

4.如权利要求1所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：

5.根据权利要求4所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于步骤一中按质量份数称取10份～60份糠醇、1份～2份马来酸酐、2份～4份硼砂、1.81份～10.86份丙烯酰胺及23.14份～85.19份溶剂。

6.根据权利要求4所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于步骤一中所述的溶剂为水或酒精。

7.根据权利要求4所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于步骤二中在温度为30℃～60℃的条件下，低聚反应0.5h～1h。

8.根据权利要求4所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于步骤二中所述的糠醇低聚物的聚合度为365～959。

9.根据权利要求4所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于步骤四中所述的真空及加压处理具体是先抽真空至真空度为-0.06mpa～-0.08mpa，然后通入空气至压力为0.6mpa～0.8mpa，并在压力为0.6mpa～0.8mpa的条件下，处理3h～5h。

10.根据权利要求4所述的一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材制备方法，其特征在于步骤五中所述的加热固化具体是在温度为95℃～105℃的条件下，加热固化3h～5h。

技术总结
一种糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材及其制备方法，它属于改性木材领域。本发明要解决现有糠醇改性木材后韧性降低以及尺寸稳定性较低的问题。糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材，它是利用糠醇/丙烯酰胺改性剂改性木材后得到；所述的糠醇/丙烯酰胺改性剂由糠醇、马来酸酐、硼砂、丙烯酰胺及溶剂制备而成。方法：一、称取；二、制备糠醇低聚物；三、将糠醇低聚物和称取的丙烯酰胺混合均匀；四、将木材浸渍在糠醇/丙烯酰胺改性剂中，然后真空及加压处理；五、加热固化及烘干。本发明用于糠醇/丙烯酰胺复合改性的木材及其制备。

技术研发人员：王海刚,朱涵,马荣花,谢延军,肖泽芳,王永贵,单伟东
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9