一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法技术

本发明专利技术提供了一种改性工业碱木质素用于木材热处理中的方法。即通过对制浆造纸废弃物工业碱木质素进行简单的酸处理，并在酸性、高温的条件下借助四氢呋喃

【技术实现步骤摘要】
一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法


[0001]本专利技术涉及一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法，属于木材热加工领域。

技术介绍

[0002]木材热处理技术作为一种环境友好的木材物理改性技术问世已有三十余年的时间。木材高温热处理通常是在无氧或乏氧环境下将木材加热到160～260℃下保持数个小时。热处理是产业化应用较为成功的一种木材改性技术，热处理木材产品目前广泛应用于建筑外墙板、户外景观、地板、家具及乐器等多种产品。然而，热处理之后木材的力学性能，尤其是弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)都会降低。力学性能的降低会极大限制热处理技术在木材和木制品上的应用范围。
[0003]木材细胞壁各壁层可以视为独立的单层板，整个细胞壁可以看作为一个层合板。其中纤维素视为增强物，木质素和半纤维视为基体且二者的各项细观力学参数相差较小。热处理过程中半纤维的大量降解会破坏基体的稳定性进而导致力学性能降低。因此在热处理前通过负压浸渍改性处理后的工业碱木质素以弥补热处理中半纤维素的降解。改性处理后的工业碱木质素进入木材细胞壁各壁层中，可以减少热处理木材力学性能的降低，具有一定的科学意义和经济价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法。该改性方法工艺简便，成本廉价，易于控制，将制浆造纸行业产生的工业碱木质素废料引入木材高温热处理过程中，既能开辟制浆造纸行业高值化应用的新途径，为保护自然环境、提高生物质资源利用度做出贡献，也能有助于促进热处理木材的力学性能。本专利技术所采用的技术方案为：一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法，其具体步骤如下：
[0005](1)将300g工业碱木质素置于2L烧杯中，加入去离子水配置为25wt％溶液，在水浴加热及磁力搅拌条件下，缓慢加入硫酸调节pH，得到咖啡色溶液。
[0006](2)将咖啡色溶液在水浴加热条件下静置30min，弃去上清液，用去离子水将沉淀洗涤至弱酸性，烘干沉淀得到褐色木质素粉末。
[0007](3)将褐色木质素粉末与四氢呋喃、去离子水一并装入水热合成反应釜于160℃下加热45min，得到黑色液体。
[0008](4)将木块放入黑色液体中，于真空干燥箱中进行常温负压浸渍3h，负压浸渍后用去离子水清洗木块表面。
[0009](5)在内衬容积为100mL的水热合成反应釜内加入9mL的去离子水，将负压浸渍后的木块放入，通过电热鼓风干燥箱加热反应釜对木块进行热处理。
[0010](6)热处理结束后，迅速将水热合成反应釜置于冷水中以快速降温。
[0011]在步骤1中，水浴温度为70
‑
75℃，硫酸浓度为30
‑
35wt％，用硫酸调节溶液pH值2.5。
[0012]在步骤2中，用去离子水洗涤沉淀时，抽滤滤液pH为5.5～6.5时停止洗涤，保持滤饼呈弱酸性。
[0013]在步骤3中，木质素、四氢呋喃、去离子水的质量比为1:10:10，升温速率为10℃/min。
[0014]在步骤4中，负压浸渍过程中真空度为0.09MPa。
[0015]在步骤5中，木材的尺寸为70mm*20mm*20mm(轴向*径向*弦向)，热处理温度为160～200℃，热处理时间为4～6h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和效果：
[0017]1、工业碱木质素经过简单酸处理后，可以洗去制浆过程中混入的金属盐。采用四氢呋喃
‑
水助溶剂在酸性和高温条件下处理工业碱木质素以降低木质素的分子量。
[0018]2、在饱和水蒸气和一定的压力作用下，小分子量的木质素受热力学驱动力作用从浓度较高的细胞壁壁层迁移至浓度较低的细胞壁壁层，进一步促进了木质素的迁移并在细胞壁上均匀分布，改善热处理木材的力学性能。
[0019]3、该制备方法流程简单，工艺简便，成本廉价，易于控制，有着良好的发展前景和进一步深入拓展研究的价值。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施事例，对本专利技术进行详细说明：
[0021]实施例1
[0022](1)将300g工业碱木质素置于2L烧杯中，加入去离子水配置为25wt％溶液，在水浴加热及磁力搅拌条件下，缓慢加入硫酸调节pH，得到咖啡色溶液。
[0023](2)将咖啡色溶液在水浴加热条件下静置30min，弃去上清液，用去离子水将沉淀洗涤至弱酸性，烘干沉淀得到褐色木质素粉末。
[0024](3)将褐色木质素粉末与四氢呋喃、去离子水一并装入水热合成反应釜于160℃下加热45min，得到黑色液体。
[0025](4)将云杉木块放入黑色液体中，于真空干燥箱中进行常温负压浸渍3h，负压浸渍后用去离子水清洗木块表面。
[0026](5)在内衬容积为100mL的水热合成反应釜内加入9mL的去离子水，将负压浸渍后的云杉木块放入，通过电热鼓风干燥箱加热反应釜对杉木进行热处理。
[0027](6)热处理结束后，迅速将水热合成反应釜置于冷水中以快速降温。
[0028]在步骤1中，水浴温度为70℃，硫酸浓度为30wt％，用硫酸调节溶液pH值2.5。
[0029]在步骤2中，用去离子水洗涤沉淀时，抽滤滤液pH为5.5时停止洗涤，保持滤饼呈弱酸性。
[0030]在步骤3中，木质素、四氢呋喃、去离子水的质量比为1:10:10，升温速率为10℃/min。
[0031]在步骤4中，负压浸渍过程中真空度为0.09MPa。
[0032]在步骤5中，云杉木块的尺寸为70mm*20mm*20mm(轴向*径向*弦向)，热处理温度为
160℃，热处理时间为4h。
[0033]实施例2
[0034](1)将300g工业碱木质素置于2L烧杯中，加入去离子水配置为25wt％溶液，在水浴加热及磁力搅拌条件下，缓慢加入硫酸调节pH，得到咖啡色溶液。
[0035](2)将咖啡色溶液在水浴加热条件下静置30min，弃去上清液，用去离子水将沉淀洗涤至弱酸性，烘干沉淀得到褐色木质素粉末。
[0036](3)将褐色木质素粉末与四氢呋喃、去离子水一并装入水热合成反应釜于160℃下加热45min，得到黑色液体。
[0037](4)将云杉木块放入黑色液体中，于真空干燥箱中进行常温负压浸渍3h，负压浸渍后用去离子水清洗木块表面。
[0038](5)在内衬容积为100mL的水热合成反应釜内加入9mL的去离子水，将负压浸渍后的云杉木块放入，通过电热鼓风干燥箱加热反应釜对杉木进行热处理。
[0039](6)热处理结束后，迅速将水热合成反应釜置于冷水中以快速降温。
[0040]在步骤1中，水浴温度为75℃，硫酸浓度为35wt％，用硫酸调节溶液pH值2.5。
[0041]在步骤2中，用去离子水洗涤沉淀时，抽滤滤液pH为6.5时停止洗涤，保持滤饼呈弱酸性。
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法，其特征在于，包括如下几个步骤：(1)将300g工业碱木质素置于2L烧杯中，加入去离子水配置为25wt％溶液，在水浴加热及磁力搅拌条件下，缓慢加入硫酸调节pH，得到咖啡色溶液；(2)将咖啡色溶液在水浴加热条件下静置30min，弃去上清液，用去离子水将沉淀洗涤至弱酸性，烘干沉淀得到褐色木质素粉末；(3)将褐色木质素粉末与四氢呋喃、去离子水一并装入水热合成反应釜于160℃下加热45min，得到黑色液体；(4)将木块放入上述黑色液体中，置于真空干燥箱中进行常温负压浸渍3h，负压浸渍后用去离子水清洗木块表面；(5)在内衬容积为100mL的水热合成反应釜内加入9mL的去离子水，将负压浸渍后的木块放入，通过电热鼓风干燥箱加热反应釜对杉木进行热处理；(6)热处理结束后，迅速将水热合成反应釜置于冷水中以快速降温。2.根据权利要求1所述的一种改性工业碱木质素用于木材热处理的方法，其特征在于，所述步骤(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑶，黎文欣，高义钦，高建民，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：