一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法

摘要

本发明涉及一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，对马尾松木材进行处理改性，对马尾松木材进行处理改性，与使用纳米粒子处理相比，使用含有疏水分散粒子的疏水处理剂，在间断性升温下，载液与负载粒子共同作用，可使得板材疏水效果提高30‑40%，表面出更优良的疏水性能，这是由于含有机硅烷的处理剂能够与微粒之间形成共价键，使得木材内部始终处于较高的疏水能力，并且能够阻止木材在光照、摩擦力等环境外力的作用下，出现疏水失效等问题，加工后稳定性也得到提高，生产工艺容易把控，解决马尾松木材在加工利用中存在的不利问题，疏水性显著增强，拓宽了其应用范围。

权利要求

1.一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为4‑6:2‑3的比例混合，研磨至过100‑120目筛，称取22‑25克混合物料，加入1.0‑1.5克酚醛树脂和70‑78毫升乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨10‑

15分钟，在60‑65℃烘箱中老化3‑4小时，然后加入到双氧水‑盐酸混合溶液中，混合质量比为1：5‑6，在20‑24℃下机械搅拌20‑25分钟，搅拌速度为400‑450转/分钟，再超声分散20‑30分钟，在50‑60℃恒温水浴锅加热下以140‑160转/分钟的速度匀速搅拌30‑35分钟；

（2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.7‑1.8的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.0‑

4.5%，加热搅拌1‑2小时，加入13.0‑15.0毫升悬浮稳定剂和0.2‑0.4克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理；

（3） 按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.8‑1.0℃/分钟的速度升温至40‑45℃，密封保温60‑70分钟，继续升温至50‑55℃，密封保温30‑40分钟，最后升温至70‑75℃，密封保温15‑20分钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为24‑26℃，相对湿度为63‑65℃，风干5‑10小时即可。

2.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（1）所述乙醇水溶液质量浓度为68‑71%。

3.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（1）所述双氧水‑盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为3.5‑4.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.35‑0.40摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为4‑7:10‑12的比例混合搅拌均匀得到的。

4.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（2）所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

5.如权利要求1所述一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其特征在于，步骤（2）所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25‑35克粒度为200‑220目，白度为75‑80%的钠基膨润土膏，分散至110‑120毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.0‑2.3克聚乙烯醇缩乙醛，加热至40‑50℃，持续搅拌30‑35分钟，超声分散5‑8分钟即可。

说明书

一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种木材加工处理技术领域，特别涉及一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法。

背景技术

[0002] 马尾松分布极广，北自河南及山东南部，南至两广、湖南（慈利县）、台湾地区，东自沿海，西至四川中部及贵州，遍布于华中华南各地。一般在长江下游海拔600‑700m以下，中
游约1200m以上，上游约1500m以下均有分布。是中国南部主要材用树种。经济价值高。

[0003] 马尾松不耐腐。心边材区别不明显，淡黄褐色，长纵裂，长片状剥落；木材纹理直，结构粗；含树脂，耐水湿。比重0.39‑0.49，有弹性，富树脂，耐腐力弱。是重要的用材树种，也
是荒山造林的先锋树种。其经济价值高，用途广，松木是工农业生产上的重要用材，主要供
建筑、枕木、矿柱、制板、包装箱、家具及木纤维工业（人造丝浆及造纸）原料等用。

[0004] 由于马尾松木质软，具有很强的吸水性，很容易导致其出现易腐烂、虫蛀、变形，尺寸稳定性差等问题；并且热风干除水过程中，易开裂变形，含水率高也容易导致开裂加重。
中国发明公开的CN201811553567.6 一种疏水木材及其制备方法，涉及到的将熔融状态的
聚丙烯蜡与纳米SiO2渗入木材中，能够在一定程度上提高马尾松的表面疏水性，但会导致
木材粗糙度变大，内部纤维结构受损断裂，影响其使用寿命以及加工性能。

发明内容

[0005] 本发明旨在提供一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，针对马尾松木材的特性，对其进行改性处理，提高其表面疏水性。

[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0007] 一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：

[0008] 按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到的马尾松工件置于热处理箱
中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.8‑1.0℃/分钟的速度升温至40‑45℃，密封保温60‑70分
钟，继续升温至50‑55℃，密封保温30‑40分钟，最后升温至70‑75℃，密封保温15‑20分钟，自
然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为24‑26℃，相对湿度为63‑65℃，风干5‑10
小时即可。

[0009] 所述疏水处理剂的制备方法为：

[0010] （1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为4‑6:2‑3的比例混合，研磨至过100‑120目筛，称取22‑25克混合物料，加入1.0‑1.5克酚醛树脂和70‑78毫升质量浓度为68‑71%的乙醇
水溶液，搅拌均匀，研磨10‑15分钟，在60‑65℃烘箱中老化3‑4小时，然后加入到双氧水‑盐
酸混合溶液中，混合质量比为1：5‑6，在20‑24℃下机械搅拌20‑25分钟，搅拌速度为400‑450
转/分钟，再超声分散20‑30分钟，在50‑60℃恒温水浴锅加热下以140‑160转/分钟的速度匀
速搅拌30‑35分钟；

[0011] （2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.7‑1.8的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.0‑
4.5%，加热搅拌1‑2小时，加入13.0‑15.0毫升悬浮稳定剂和0.2‑0.4克消泡剂，混合均匀得
到所述疏水处理剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。

[0012] 作为优选，所述双氧水‑盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为3.5‑4.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.35‑0.40摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为4‑7:10‑12的比例混合搅
拌均匀得到的。

[0013] 作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25‑35克粒度为200‑220目，白度为75‑80%的钠基膨润土膏，分散至110‑120毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.0‑2.3
克聚乙烯醇缩乙醛，加热至40‑50℃，持续搅拌30‑35分钟，超声分散5‑8分钟即可。

[0014] 作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

[0015] 所述疏水处理剂可回收反复利用。

[0016] 本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决马尾松木材由于自身材质限制，疏水改性效果不佳的问题，本发明提供了一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，对马
尾松木材进行处理改性，与使用纳米粒子处理相比，使用含有疏水分散粒子的疏水处理剂，
在间断性升温下，载液与负载粒子共同作用，可使得板材疏水效果提高40‑50%，表面出更优
良的疏水性能，这是由于含有机硅烷的处理剂能够与微粒之间形成共价键，使得木材内部
始终处于较高的疏水能力，并且能够阻止木材在光照、摩擦力等环境外力的作用下，出现疏
水失效等问题，加工后稳定性也得到提高，生产工艺容易把控，解决马尾松木材在加工利用
中存在的不利问题，疏水性显著增强，拓宽了其应用范围，解决了马尾松木材自身材质的缺
陷问题，具有操作方便，安全可靠，维持时间长等优点，是一种极为值得推广使用的技术方
案。

具体实施方式

[0017] 为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定
本发明所提供的技术方案。

[0018] 实施例1

[0019] 一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：

[0020] 取材河南地区马尾松木材，按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到
的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.8℃/分钟的速度升温至40
℃，密封保温60分钟，继续升温至50℃，密封保温30分钟，最后升温至70℃，密封保温15分
钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为24℃，相对湿度为63℃，风干5小时
即可。

[0021] 所述疏水处理剂的制备方法为：

[0022] （1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为4:2的比例混合，研磨至过100目筛，称取22克混合物料，加入1.0克酚醛树脂和70毫升质量浓度为68%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨10
分钟，在60℃烘箱中老化3小时，然后加入到双氧水‑盐酸混合溶液中，混合质量比为1：5，在
20℃下机械搅拌20分钟，搅拌速度为400转/分钟，再超声分散20分钟，在50℃恒温水浴锅加
热下以140转/分钟的速度匀速搅拌30分钟；

[0023] （2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.7的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.0%，
加热搅拌1小时，加入13.0毫升悬浮稳定剂和0.2克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，
加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。

[0024] 作为优选，所述双氧水‑盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为3.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.35摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为4:10的比例混合搅拌均匀得到的。

[0025] 作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25克粒度为200目，白度为75%的钠基膨润土膏，分散至110毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.0克聚乙烯醇缩乙醛，
加热至40℃，持续搅拌30分钟，超声分散5分钟即可。

[0026] 作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

[0027] 实施例2

[0028] 一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：

[0029] 取材河南地区马尾松木材，按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到
的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以0.9℃/分钟的速度升温至42
℃，密封保温65分钟，继续升温至53℃，密封保温35分钟，最后升温至72℃，密封保温18分
钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为25℃，相对湿度为64℃，风干7小时
即可。

[0030] 所述疏水处理剂的制备方法为：

[0031] （1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为5:2.5的比例混合，研磨至过110目筛，称取23克混合物料，加入1.3克酚醛树脂和74毫升质量浓度为69%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨
12分钟，在63℃烘箱中老化3.5小时，然后加入到双氧水‑盐酸混合溶液中，混合质量比为1：
5.5，在22℃下机械搅拌22分钟，搅拌速度为430转/分钟，再超声分散25分钟，在55℃恒温水
浴锅加热下以150转/分钟的速度匀速搅拌33分钟；

[0032] （2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.75的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.2%，
加热搅拌1.5小时，加入14.0毫升悬浮稳定剂和0.3克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理
剂，加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。

[0033] 作为优选，所述双氧水‑盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为4.0%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.38摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为5.5:11的比例混合搅拌均匀得到
的。

[0034] 作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取30克粒度为210目，白度为78%的钠基膨润土膏，分散至115毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.1克聚乙烯醇缩乙醛，
加热至45℃，持续搅拌32分钟，超声分散6分钟即可。

[0035]  作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

[0036] 实施例3

[0037] 一种提高马尾松木材表面疏水性的加工方法，其具体由以下工艺步骤加以实现：

[0038] 取材河南地区马尾松木材，按加工生产要求对马尾松木材进行裁切处理后，再对马尾松木材表面进行打磨处理，用压缩空气吹去表面碎屑得到精加工工件，将精加工得到
的马尾松工件置于热处理箱中，完全浸泡至疏水处理剂中，以1.0℃/分钟的速度升温至45
℃，密封保温70分钟，继续升温至55℃，密封保温40分钟，最后升温至75℃，密封保温20分
钟，自然冷却后，取出工件，放入恒温恒湿环境中，温度为26℃，相对湿度为65℃，风干10小
时即可。

[0039] 所述疏水处理剂的制备方法为：

[0040] （1）将滑石粉、磷灰石粉按照质量比为6:3的比例混合，研磨至过120目筛，称取25克混合物料，加入1.5克酚醛树脂和78毫升质量浓度为71%的乙醇水溶液，搅拌均匀，研磨15
分钟，在65℃烘箱中老化4小时，然后加入到双氧水‑盐酸混合溶液中，混合质量比为1：6，在
24℃下机械搅拌25分钟，搅拌速度为450转/分钟，再超声分散30分钟，在60℃恒温水浴锅加
热下以160转/分钟的速度匀速搅拌35分钟；

[0041] （2）将十六烷基三甲氧基硅烷与油酸按照质量比为1:1.8的比例混合，分散均匀后，在搅拌下缓慢加入到步骤（1）所述水浴锅加热体系中，添加量占体系质量分数的4.5%，
加热搅拌2小时，加入15.0毫升悬浮稳定剂和0.4克消泡剂，混合均匀得到所述疏水处理剂，
加入到热处理箱中，用于马尾松工件的疏水处理。

[0042] 作为优选，所述双氧水‑盐酸混合溶液制备方法为：将质量浓度为4.5%的双氧水溶液与摩尔浓度为0.40摩尔/升的盐酸溶液按照质量比为7:12的比例混合搅拌均匀得到的。

[0043] 作为优选，所述悬浮稳定剂的制备方法为：称取25‑35克粒度为220目，白度为75‑80%的钠基膨润土膏，分散至120毫升无水乙醇中，并不断搅拌，搅拌下加入2.3克聚乙烯醇
缩乙醛，加热至50℃，持续搅拌35分钟，超声分散8分钟即可。

[0044]  作为优选，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

[0045] 对照组

[0046] 使用精加工的马尾松工件不做疏水处理。

[0047] 对比例

[0048] 使用中国发明公开的 CN201811553567.6 一种疏水木材及其制备方法，实施例1涉及的疏水处理方法进行加工处理马尾松试样。

[0049] 对比实验

[0050] 分别使用实施例1‑3、对比例和对照组的方法对马尾松试样进行处理，采用接触角测量仪测定接触角大小，评估疏水性能，然后将马尾松试样放入到UV老化箱内，控制箱内的
温度为80℃，紫外线波长为300nm，辐照强度为40W/m，辐射时长为240h；辐照老化处理后再
次测定接触角大小，并采用表面粗糙度测定仪测定表面粗糙程度；所使用的试样马尾松：气
干密度为0.42克/立方厘米，加工成规格为10cm*10cm*2cm（长*宽*厚）的板材，每组试样5块
板材，对结果取平均值，计算有效平均值，将性能结果记录如下表所示：

[0051]

[0052] 由此可见，本发明有效解决马尾松木材在加工利用中存在的不利问题，疏水性显著增强，表面粗糙度降低，拓宽了其应用范围，解决了马尾松木材自身材质的缺陷问题，具
有操作方便，安全可靠，维持时间长等优点，是一种极为值得推广使用的技术方案。