一种水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法技术

本发明专利技术公开了水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，包括：根据木材浸渍改性要求，将改性的水溶性低分子量树脂配制成树脂溶液；将树脂溶液于恒温恒湿条件下进行干燥；在干燥的不同阶段采用GR

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法


[0001]本专利技术属于领域，具体涉及一种水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法。

技术介绍

[0002]水溶性低分子量树脂是用于木材、竹材浸渍改性的重要改性剂之一，这类树脂包括低分子量的脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂等，均易溶于水，固含量约35％～60％左右。浸渍木竹材时，利用蒸馏水将其调整至适当浓度后通过真空
‑
加压方式进入木竹材细胞腔甚至细胞壁中。干燥阶段，细胞腔和细胞壁中的水分以渗透流和水蒸气形式向外迁移蒸发，达到一定程度的固化，而后在材料内部形成交联网络增强结构，明显改善木竹材物理力学等性能，从而拓宽木竹材的应用领域。水溶性低分子量树脂在干燥过程中的相态变化对改性材干燥效率、干燥质量、干燥成本等有重要影响。干燥结束后，树脂的固化程度对改性材后续加工利用同样有重要影响。相比于非水溶性树脂或胶黏剂的固化反应，水溶性低分子量树脂的特殊性在于其溶液中存在大量自由水，固化过程中不仅包含大量液态自由水的相态变化，同时还有一些与树脂分子形成氢键等结合的结合水的相态变化。
[0003]现阶段，研究树脂相态变化的方法主要有差示扫描量热法、差热分析法、动态热分析法、扭辫法、质量称重法等，这些传统方法用于水溶性低分子量树脂相态变化检测时均存在一些问题，难以全面反映或模拟水溶性低分子量树脂溶液的干燥过程以及干燥过程中的相态变化历程。如差示扫描量热法，该方法可以测定树脂相态变化过程中的热动力学等参数，但需要样品不含自由水，若样品是液体，则需要使用高压坩埚防止液体中的自由水蒸发，这与水溶性低分子量树脂失水干燥固化过程有明显区别；又如质量称重法，虽然可以通过样品的质量变化以及直观观察来了解水溶性低分子量树脂的相态变化，但该方法还远不够微观，无法对液态自由水相态变化以及与树脂分子形成氢键等结合的结合水的相态变化进行有效区分。
[0004]因此，提供一种快速、精确的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，可为水溶性低分子量树脂的干燥固化以及对应改性木竹材的干燥提供数据支撑，具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种快速、精确的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，为水溶性低分子量树脂的固化研究以及对应改性木竹材的干燥提供数据支持和参考依据。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：
[0007]一种水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，包括如下步骤：
[0008](1)根据木材浸渍改性要求，将用于改性的水溶性低分子量树脂配制成适合浓度的树脂溶液；
[0009](2)将配制的树脂溶液装进玻璃试管中，然后于恒温恒湿条件下进行干燥；
[0010](3)在干燥开始时、干燥过程中和干燥结束时，均采用GR
‑
HSE脉冲序列检测水溶性低分子量树脂溶液初始时刻的横向弛豫时间谱；干燥过程中，定时将装有样品的玻璃试管取出测量水溶性低分子量树脂溶液该时刻的横向弛豫时间谱；所述GR
‑
HSE脉冲序列参数为回波个数5000～15000，扫描次数8～32次，半回波时间0.1～0.25ms，循环延时时间1～4s；
[0011](4)记录每次检测所得的横向弛豫时间谱上的峰数量及峰信号量，并观察峰位置的变化情况来判断对应时刻树脂的相态情况，基于峰数量变化曲线获得树脂溶液中不同自由度状态水分的相态变化，基于峰信号量变化获得树脂溶液水分含量变化，即整体固化程度。
[0012]上述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，优选地，水分的具体含量与总信号量呈比例关系，即峰信号总量对应于水分含量；将干燥初始时刻样品的总信号量记为H0；干燥过程第i次取样对应的该时刻样品的总信号量记为H
i
；干燥结束时已经没有任何水分存在，此时样品为固态，样品的总信号量记为H
j
；将水溶性低分子量树脂溶液中水分总含量记为W
z
，任意干燥阶段的水分总含量记为W
i
；固化过程是个脱水缩合过程，将树脂的整体固化程度记为α
i
，则可分别用如下式(1)至式(3)进行定义，并计算得到：
[0013]W
z
≒H0‑
H
j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]W
i
≒H
i
‑
H
j
，(i＝0，1，2，
…
j)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]α
i
≒(W
i
/W
z
)
×
100％，(i＝0，1，2，
…
j)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)。
[0016]式中，≒为近似等于或像的运算符，表示一种成比例关系的数值对等，且W
z
、W
i
和α
i
为无量纲值。
[0017]上述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，优选地，还包括获取任一阶段相态变化快慢进程情况k的步骤，根据式(3)获得水溶性低分子量树脂溶液干燥过程中的相态变化曲线，对该曲线求解一阶微分，得到任一阶段相态变化快慢进程情况k，具体计算式如式(4)：
[0018]k＝d(α)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。
[0019]上述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，优选地，还包括获得水溶性低分子量树脂溶液中不同自由度状态水分的相态变化情况k
m
，k
m
的计算式如式(5)，式(5)中，干燥初始时刻样品某个峰的信号量记为H
m0
，干燥过程第i次取样对应的该时刻某个峰的信号量记为H
mi
：
[0020]k
m
＝(H
mi
/H
m0
)
×
100％，(i＝0，1，2，
…
j)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)。
[0021]上述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，横向弛豫时间谱上的峰个数及位置对应于不同水分类型，优选地，步骤(4)中，所述观察峰位置的变化情况来判断对应时刻树脂的相态情况是指峰位置越靠近长弛豫时间，其对应时刻的树脂越接近液态，峰位置越靠近短弛豫时间，其对应时刻的树脂越接近固态；
[0022]所述基于峰数量变化曲线获得树脂溶液中不同自由度状态水分的相态变化是指不同自由度状态的水分种类越多，则对应的峰数量越多，不同自由度状态的水分种类越少，则对应的峰数量越少。
[0023]上述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据木材浸渍改性要求，将用于改性的水溶性低分子量树脂配制成适合浓度的树脂溶液；(2)将配制的树脂溶液装进玻璃试管中，然后于恒温恒湿条件下进行干燥；(3)在干燥开始时、干燥过程中和干燥结束时，均采用GR
‑
HSE脉冲序列检测水溶性低分子量树脂溶液初始时刻的横向弛豫时间谱；干燥过程中，定时将装有样品的玻璃试管取出测量水溶性低分子量树脂溶液初始时刻的横向弛豫时间谱；所述GR
‑
HSE脉冲序列参数为回波个数5000～15000，扫描次数8～32次，半回波时间0.1～0.25ms，循环延时时间1～4s；(4)记录每次检测所得的横向弛豫时间谱上的峰数量及峰信号量，并观察峰位置的变化情况来判断对应时刻树脂的相态情况，基于峰数量变化曲线获得树脂溶液中不同自由度状态水分的相态变化，基于峰信号量变化获得树脂溶液水分含量变化，即整体固化程度。2.如权利要求1所述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，其特征在于，步骤(4)中，将干燥初始时刻样品的总信号量记为H0，干燥过程第i次取样对应的该时刻样品的总信号量记为H
i
，干燥结束时没有任何水分存在时其总信号量为记为H
j
；将水溶性低分子量树脂溶液中水分总含量记为W
z
，任意干燥阶段的水分总含量记为W
i
；固化过程树脂的整体固化程度记为α
i
，则可分别用如下式(1)至式(3)进行计算得到W
z
、W
i
和α
i
：W
z
≒H0‑
H
j
ꢀꢀꢀ
(1)W
i
≒H
i
‑
H
j
，(i＝0，1，2，
…
j)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)α
i
≒(W
i
/W
z
)
×
100％，(i＝0，1，2，
…
j)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)。上述各式中，≒为近似等于或像的运算符，表示一种成比例关系的数值对等，W
z
、W
i
和α
i
为无量纲值。3.如权利要求2所述的水溶性低分子量树脂相态变化的微观在线检测方法，其特征在于，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐康，张晓萌，李琴，袁少飞，张建，王洪艳，赵建诚，
申请(专利权)人：浙江省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：