生产改性木质材料的方法技术

方便地使用（Ａ）１００重量份式（１）的有机硅化合物和（Ｂ）０．５－４９重量份式（２）的含氨基的烷氧基硅烷或它们的部分水解产物在有机酸或无机酸的存在下进行共水解缩合反应所得的产物处理木质材料，从而使其改性：（Ｒ＃＋［１］）＃－［ａ］（ＯＲ＃＋［２］）＃－［ｂ］ＳｉＯ＃－［（４－ａ－ｂ）／２］（１）Ｒ＃＋［３］Ｒ＃＋［４］ＮＲ＃＋［５］－ＳｉＲ＃＋［６］＃－［ｎ］（ＯＲ＃＋［２］）＃－［３－ｎ］（２）式（１）中，Ｒ＃＋［１］是烷基，Ｒ＃＋［２］是烷基，０．７５≤ａ≤１．５，０．２≤ｂ≤３，０．９＜ａ＋ｂ≤４；式（２）中，Ｒ＃＋［３］和Ｒ＃＋［４］是氢或烷基或氨烷基，Ｒ＃＋［５］是二价烃基，Ｒ＃＋［６］是烷基，ｎ是０或１。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用抗水剂水溶液处理基材制备木质材料的方法。本专利技术还涉及用于处理纸、纤维、方木材、和从木质纤维素如木材得到的材料，以防止纸张由于接触水或墨水而发生尺寸改变，并改善其印刷特性，或者使纤维或从木质纤维素如木材得到的材料能够防水的抗水剂水溶液，以及生产上述材料的方法。本专利技术还涉及生产胶合板或层压木板的方法和生产木质纤维板的方法。
技术介绍
在现有技术中，已知有许多方法能使基材如纸、纤维和建筑材料如木材和方木材具有尺寸稳定性和防水性。通常使用硅氧烷、丙烯酸、尿烷、酯、脂肪和油性树脂或单体的溶液包涂或浸润材料，然后使材料干燥。在这些抗水剂中，广泛使用的是硅氧烷抗水剂。具体而言，主要使用的是溶剂稀释型硅氧烷抗水剂。但是，溶剂稀释型的抗水剂对环境的影响一般比水稀释型的抗水剂更消极。同样，从环境保护和资源保护的角度看，更需要不使用溶剂的抗水剂，尤其是具有高性能的抗水剂水溶液。最近开发了许多抗水剂水溶液，JP-A 1-292089、JP-A 5-156164和JP-A 5-221748公开了乳化于水中的烷基三烷氧基硅烷的长期稳定的乳化液。但是，这些乳化液有几个缺点，因为它们使用了水解非常慢的烷氧基硅烷。当将给材料施加该乳化液时，使该材料完全浸入该乳化液中，但是，该硅烷从该材料的表面上挥发掉。结果，该材料表面没有抗水剂，在用水湿润、染色和机械去光(popup by frosting)时变得易损坏，因而变得不那么耐用，并且从外观上看呈乳白色。除了上述乳化液型的抗水剂外，JP-A 61-162553、JP-A 4-249588和JP-A 10-81752公开了均相水溶液型的抗水剂。但是，JP-A 61-162553的组合物缺乏保存稳定性，因为在用水稀释后发生了快速的聚合反应。该组合物必须在稀释后的当天使用，因而是不实用的。快速的聚合反应导致分子量的增长，这延迟了浸于其中的材料的浸染，有时使该材料表面留下湿的标记。JP-A 4-249588的组合物含有水溶性含氨基的偶联剂和具有短碳链的烷基三烷氧基硅烷，它具有良好的保存稳定性，但是它的抗水性差，这大概可能是因为仅有该低级烷基具有抗水性的缘故。因为该含有氨基的偶联剂成分相对于该烷基烷氧基硅烷是过量的，这可以烷基烷氧基硅烷成分和含氨基的偶联剂的摩尔比为0.5/10到3/1为证，所以存在在材料表面上留下湿的颜色标记的问题，并且纸张、纤维制物品和木材明显变黄。JP-A 2000-95868公开了一种生产组合物的方法，该方法首先使具有短碳链的烷基三烷氧基硅烷或烷基二烷氧基硅烷与含氨基的烷氧基硅烷部分水解，然后加入水解水和酸进行进一步的水解，最后加入中和剂。这个方法很复杂。在使该烷基烷氧基硅烷和含氨基烷氧基硅烷的混合物进行水解反应的第一步中，该含氨基的烷氧基硅烷的水解速率通常高于该烷基烷氧基硅烷，这成为共水解的一个障碍，导致没有有效形成共水解产物。因而，采用此方法获得的最终组合物并不让人满意。该组合物对中性基材的处理使其产生不需要的差的抗水性。JP-A 7-150131公开了使用组合物对木材进行处理，该组合物含有有机酸或无机酸与含有碱性氮的有机聚硅氧烷的盐、抗水剂和水。但是这种组合物的问题是抗水性不足和保存不稳定。JP-A 55-133466和JP-A 55-133467公开了一种组合物，它通过用水水解烷基烷氧基硅烷、含氨基的烷氧基硅烷、含环氧基的烷氧基硅烷和金属-类金属盐而获得。用这种组合物处理的基材变成黄色的情况最少。但是，由于氨基与环氧基反应，使得氨基被封阻，所以该组合物在水中非常难溶，以致它不能用作水性处理剂。该氨基封阻作用还限制了该组合物被基材吸收，使得该组合物不能用来处理基材。为了解决上述问题，我们在JP-A 9-77780中提出了一种组合物，它含有具有7-18个碳原子的烷基烷氧基硅烷、含烷氧基的硅氧烷和含氨基的烷氧基硅烷的共水解产物。尽管使用了长链烷基硅烷，但该组合物给基材提供的仍是弱的抗水性。当用该组合物处理纸张、纤维制物品和木材时，产生稍微显著的泛黄。在JP-A 10-81752中提出的组合物是粘合剂组合物，它在碱性条件中是稳定的。由于在该组合物中使用了相当大量的含氨基烷氧基硅烷，此组合物存在许多问题，包括作为处理非碱性基材的制剂时抗水性不足、在处理后的材料上留下湿颜色和大量地泛黄。因此，上述所有的抗水剂在处理基材，尤其是中性(弱酸性或弱碱性)基材时很少产生让人满意的结果。另一方面，目前使用的房屋构件包括常用作支撑墙壁的构件的胶合板、结构性地板支撑板和屋顶支撑板，以及常用作2×4构件的层压木板和日本传统的木质框架构件。目前已能从具有优异性能的有用的木材原料中生产胶合板和层压木板，该原料是根据具体的目的或应用从具有较高性能的木材原料如热带材中选出来的。考虑到木材的消竭，不可能总是在目前主要的环境中仅仅使用具有优异性能的木材原料。现在已实施了确保和提高房屋和建筑物质量的法规，对房屋构件的质量要求正在且将会提高。可以预见，将来需要比较便宜、具有良好的物理性能和在废弃后对环境的负荷较少的胶合板和层压木板。这些事实表明，随着木材资源的消竭，不总是能将具有优异性能的木材作为原料制备木质面板。具体而言，并没有广泛使用典型的人造林中的辐射松(PinusRadiata D.DON)作为原料生产胶合板和层压木板，因为所得产品存在一些问题，包括由于它们的高水含量和吸湿性而产生的尺寸改变、翘曲和发霉。解决这些问题的一个常规方法是使用丙烯酸抗水剂或石蜡抗水剂的乳化液。但是，当将这些抗水剂施加给板片，然后干燥，然后将它们堆积时，常常产生互相粘着的问题。这个问题阻碍了这些抗水剂在实际应用中的使用。对于木质纤维板的生产方法，本领域中已知的有湿法和干法。在任一种方法中，通过纸张机械加工(machining)或页状剥离(sheeting)获得的木纤维的薄片形制品通常被使用热压机或类似的设备进行热压成形。该热压成形的纤维板，在从该热压机中取出后立即被放在升降型或边门型的冷却设备冷却并堆积。在生产这些纤维板的方法中，通常使用含有含甲醛的树脂如脲甲醛树脂、蜜胺-甲醛树脂和苯酚-甲醛树脂中的单种树脂或它们的混合物的粘合剂。同时，在这些粘合剂中使用到各种蜡，以使纤维板具有抗水性，例如使用所谓的合成蜡如丙烯酸蜡、由聚合程度低的聚乙烯或其酸修饰产物合成的聚乙烯蜡、由一氧化碳和氢合成的Fisher-Tropsch蜡和由各种脂肪酸和氨或胺合成的酰胺蜡；石油基蜡如石蜡和微晶蜡；以及地蜡(mineral wax)，如褐煤蜡、地蜡(ozokerite)和纯地蜡。同样，由于木质纤维板在压力下成形，所以它们由于成形后吸收和释放水分而经历了相当的尺寸改变。当它们实际用在房屋中时，就常常会产生问题。因此，已对提高木质纤维板的抗水性问题进行了研究，以提高木质纤维板的尺寸稳定性。除了上述示范性的蜡添加的解决方法外，人们还已提出使用具有高抗水性的异氰酸盐基粘合剂，以在高温(150-200℃)进行热处理或蒸气处理，以及进行化学处理如定形。但是，将上述蜡作为提高木质纤维板的抗水性的手段常常易于牺牲该纤维板的强度性能如弯曲强度和内部结合强度。虽然异氰酸盐基粘合剂与脲-甲醛基树脂和蜜胺-甲醛基树脂相比非常昂贵，并且有毒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产改性木质材料的方法，它包括使用用于处理基材的抗水剂水溶液处理该木质材料，其中，上述抗水剂水溶液含有（Ａ）１００重量份下述通式（１）的有机硅化合物和（Ｂ）０．５－４９重量份下述通式（２）的含氨基的烷氧基硅烷，或其部分水解产物，共水 解缩合反应在有机酸或无机酸的存在下进行：（Ｒ↑［１］）↓［ａ］（ＯＲ↑［２］）↓［ｂ］ＳｉＯ↓［（４－ａ－ｂ）／２］ （１）式中，Ｒ↑［１］是具有１－６个碳原子的烷基，Ｒ↑［２］是具有１－４个碳原子的烷基，字母ａ是０．７５－１．５的 正数，ｂ是０．２－３的正数，ａ＋ｂ为大于０．９至４；Ｒ↑［３］Ｒ↑［４］ＮＲ↑［５］－ＳｉＲ↑［６］↓［ｎ］（ＯＲ↑［２］）↓［３－ｎ］ （２）式中，Ｒ↑［２］的定义和上面的相同，Ｒ↑［３］和Ｒ↑［４］独立表示氢或具有１－１５个碳原 子的烷基或氨烷基，Ｒ↑［５］是具有１－１８个碳原子的二价烃基，Ｒ↑［６］是具有１－４个碳原子的烷基，ｎ是０或１。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：松村和之，山本昭，须田久美，门田贤一，
申请(专利权)人：住友林业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]