改进木质体的耐久性、尺寸稳定性和表面硬度的方法技术

一种生产具有高耐久性、尺寸稳定性和表面硬度的木质体的方法，特征在于用下列组分的水溶液浸渍未处理的木质体：　　　　Ａ）浸渍剂，选自１，３－二（羟甲基）－４，５－二羟基咪唑啉－２－酮、用Ｃ↓［１－５］醇、多元醇或其混合物改性的１，３－二（羟甲基）－４，５－二羟基咪唑啉－２－酮、１，３－二甲基－４，５－二羟基咪唑啉－２－酮、二羟甲基脲、二（甲氧基甲基）脲、四羟甲基乙炔二脲、１，３－二（羟甲基）咪唑啉－２－酮、羟甲基甲基脲或其混合物，和　　　　Ｂ）催化剂，选自金属盐或铵盐、有机或无机酸或其混合物，然后在保持湿润的条件和高温下将其硬化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生产具有高耐久性、尺寸稳定性和表面硬度的木质体的方法，其中用A)浸渍剂和B)催化剂的水溶液浸渍未处理的木质体，所述浸渍剂选自1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮、用C1-5醇、多元醇或其混合物改性的1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮、1，3-二甲基-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮、二羟甲基脲、二(甲氧基甲基)脲、四羟甲基乙炔二脲、1，3-二(羟甲基)咪唑啉-2-酮、羟甲基甲基脲或其混合物，所述催化剂选自金属盐或铵盐、有机或无机酸或其混合物，然后在保持湿润的条件和高温下将其硬化。本专利技术特别涉及较大尺寸的木质体。木质体应理解为实心木材成型体。可以说，木质体和浸渍剂意欲给出一种复合材料，其保持了天然木材的有益性能，特别是外观，但一种或多种物理和生物性能被显著改进。由出版物“Treatment of timber with water soluble dimethylol resins toimprove the dimensional stability and durability(用水溶性二羟甲基树脂处理木料以改进尺寸稳定性和耐久性)”，Wood Science and Technology(木材科学和技术)1993，第347-355页已知，木材的收缩和溶胀性能以及抗霉菌性和抗昆虫性可以通过用由二羟甲基二羟基亚乙基脲(DMDHEU或1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮)和催化剂的水溶液组成的浸渍剂处理木材而改进。所用催化剂为单独或组合使用的金属盐、柠檬酸和胺盐。DMDHEU以浓度为5％-20％的水溶液使用。催化剂的加入量基于DMDHEU为20％。浸渍在减压下进行。在高温下发生DMDHEU与其自身以及与木材的反应。该反应在温度为80℃或100℃的干燥箱中进行1小时。由此处理的木材样品在收缩和溶胀性能上呈现高达75％的改进，这是在DMDHEU浓度为20％下呈现的。以此方式研究尺寸为20mm×20mm×10mm的木质体。所述方法仅可以在小尺寸的木质体情况下使用，因为在较大尺寸的情况下处理的木料倾向于开裂。由出版物“Wood-Polymer Composites Made with Acrylic Monomers，Isocyanate and Maleic Anhydride(用丙烯酸系单体、异氰酸酯和马来酸酐生产的木材-聚合物复合材料)”，W.D.Ellis，J.L.O′Dell，Journal of AppliedPolymer Science(应用聚合物科学杂志)，第73卷，第2493-2505页(1999)已知，天然木材可以用丙烯酸酯、异氰酸酯和马来酸酐的混合物在减压下处理。所用物质与其自身反应而不与木材反应。借助这种浸渍增加了密度、硬度以及抗水蒸气扩散性。此外，还改进了木材的防水性和尺寸稳定性。EP-B 0 891 244公开了用生物可降解聚合物、天然树脂和/或如果合适的话，脂肪族酯在应用减压和/或超计大气压下浸渍实心木材的木质体。浸渍在高温下进行。木材中的孔至少基本填充，且形成了包含木材和生物可降解聚合物二者的成型体。没有发生聚合物与木材的反应。使用该处理没有丢失木材的特有性能，生物降解能力和机械性能。可以提高热塑性。取决于引入聚合物的比例，由于将聚合物引入木材基体而增加了表面硬度，因此天然的软木料也适用于优质地板。SE-C 500 039描述了一种以压缩方式硬化木材的方法，其中用各种基于蜜胺和甲醛的氨基塑料单体借助真空压力浸渍来浸渍未处理的木材，然后干燥，并在高温下在压机中以压缩方式硬化。其中，DMDHEU、二羟甲基脲、二甲氧基甲基脲、二羟甲基亚乙基脲、二羟甲基亚丙基脲和二甲氧基甲基乌龙(Dimethoxymethyluron)作为交联剂被提及。该方法的缺点是干燥步骤消耗能量。此外，由于压缩而丢失了天然木材结构。本专利技术的目的是提供一种改进具有较大尺寸的木质体的耐久性、尺寸稳定性和表面硬度的方法，该方法不具有现有技术的缺点，尤其是不导致木材开裂，并且得到保持了天然木材结构的木质体。根据本专利技术，本专利技术的目的由开头所述方法实现。由此方法生产的木质体适于各种有利的可能应用，无论木材是暴露在湿气还是风蚀中，尤其是用作方木窗部件、面板或楼梯阶梯时。本专利技术方法涉及改进较大尺寸，例如宽度为30-200mm且厚度为30-100mm的木质体的很多性能。在用浸渍剂A)和如果合适的话C)浸渍未处理的木材以及随后由本专利技术方法硬化中，令人惊奇的是没有出现开裂，甚至在较大尺寸的木质体的情况下也没有出现。这种浸渍及随后硬化同时改进了木质体的耐久性、尺寸稳定性和表面硬度。用于木质体的合适浸渍剂A)是1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮、用C1-5醇、多元醇或其混合物改性的1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮、1，3-二甲基-4，6-二羟基咪唑啉-2-酮、二羟甲基脲、二(甲氧基甲基)脲、四羟甲基乙炔二脲、1，3-二(羟甲基)咪唑啉-2-酮、羟甲基甲基脲或其混合物。特别合适的是1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮或用C1-5醇、多元醇或其混合物改性的1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮或其混合物。非常特别合适的浸渍剂A)是用C1-5醇、多元醇或其混合物改性的1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮。改性的1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮(mDMDHEU)例如公开于US 4,396,391和WO 98/29393中。它们是1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮与C1-5醇、多元醇或其混合物的反应产物。合适的C1-5醇例如是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和正戊醇，优选甲醇。合适的多元醇是乙二醇、二甘醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，2-、1，3-和1，4-丁二醇、甘油、其中n为3-20的式HO(CH2CH2O)nH的聚乙二醇，优选二甘醇。为了制备1，3-二(羟甲基)-4，5-二羟基咪唑啉-2-酮的衍生物(mDMDHEU)，将DMDHEU和一元醇和/或多元醇混合，一元醇和/或多元醇的用量基于DMDHEU各自为0.1-2.0摩尔当量。DMDHEU、一元醇和/或多元醇的混合物在20-70℃的温度和1-2.5的pH下反应，反应后将pH调节到4-8。合适的浸渍剂C)为C1-5醇、多元醇或其混合物，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇、乙二醇、二甘醇、1，2-和1，3-丙二醇、1，2-、1，3-和1，4-丁二醇、甘油、其中n为3-20的式HO(CH2CH2O)nH的聚乙二醇，或其混合物。优选甲醇、二甘醇及其混合物。浸渍剂A)和如果合适的话C)基于浸渍剂水溶液以1-60重量％、优选10-40重量％的浓度使用。如果同时使用浸渍剂C)，优选基于浸渍剂A)以1-50重量％使用。合适的催化剂B)是选自金属卤化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属四氟硼酸盐、金属磷酸盐或其混合物的金属盐。实例是氯化镁、硫酸镁、氯化锌、氯化锂、溴化锂、三氟化硼、氯化铝、硫酸铝、硝酸锌、四氟硼酸钠或其混合物。合适的催化剂B)还是选自氯化铵、硫酸铵、草酸铵、磷酸氢二铵或其混合物的铵盐。其他合适的催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·克劳泽，H·米利茨，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：