本發明涉及木材改性技術領域，尤其涉及一種耐光老化增強的速生木材用復合改性劑。

背景技術：

木材及木質材料作為社會經濟建設中的重要生產資料,不僅廣泛應用于日常生活中的各個領域,還廣泛應用于交通、建筑和航天等工業領域。隨著世界范圍內森林資源日益短缺,特別是珍貴木材數量日益銳減,近年來大量的速生樹種被廣泛種植滿足全球范圍內的木材供應。與天然林木相比,速生樹種受到生長年限短等因素限制,導致早晚材差異很大,材質疏松,力學性能較差,所以不通過處理人工速生林木材難以用在家具制造等經濟高附加值領域。由于木材是一種天然的具有多孔性的高分子材料,由不同火小、形狀和不同連通情況的管狀單元交錯連接而成,具有流體可滲透性,其特有的多孔狀結構為木材改性提供了基礎。對速生林木進行物理或化學改性處理, 不僅提高了速生林木的經濟附加值,還起到了保護珍貴樹種資源的作用。木材改性是指利用物理、化學和機械等方法對木材原木進行工藝性處理,使木材密度、硬度、強度和尺寸穩定性等物理力學性質等得到良好的改善。化學改性是速生林木改性的主要手段,其中改性過程中的化學浸漬藥液的選擇及浸漬材的干燥工藝是國內外學者的研究重點。但是隨著人民生活水平的提高和環保意識的增強,從對人類健康角度出發,如何減少化學浸漬藥液在改性材的殘留是化學改性速生林木急需解決的問題, 因此如何將速生林木功能化改良一體化研究朝向綠色環保及功能化是本論文及今后速生林木改性的新方向。

《復合改性劑對速生楊木和椿木改性效應及機理研究》一文中通過自主合成低分子改性氮徑甲基預聚體與二羥甲基二羥基乙烯脲進行復合，通過添加多種穩定劑制成多功能型化學改性劑，對改性前后的木材理化性質和改性機理進行了初步研究,通過浸漬干燥處理后的改性材的主要力學強度改善效果明顯,熱穩定性得到提高，同時改性劑浸漬到木材內部時,可以發生自身縮合作用形成三維網狀結構,改性劑在木材內部充當強度較高的填充物,尤其對尺寸穩定性和力學性質改善作用較為明顯。雖然改性后的速生木材在力學性能上有所提高，但是由于其對吸水性的降低不夠明顯影響了速生木材在戶外家具、戶外木器材領域的應用，需要對其復合改性劑進一步進行改性，還希望能夠具有其他附加性能以滿足戶外家具等對速生木材的需求。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種耐光老化增強的速生木材用復合改性劑。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種耐光老化增強的速生木材用復合改性劑，由下列重量份的原料制備制成：甲醛3-3.5、尿素2-3、六亞甲基四胺1.5-2、馬來酸酐0.02-0.03、醋酸適量、氨水適量、去離子水適量、固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲20-23、六水合氯化鎂1.5-2、硅溶膠10-11、堇青石2-3、二氧化鈦溶膠6-7、十六烷基三甲氧基硅烷0.8-1、硬脂酸0.3-0.4、納米氧化鋅3-4。

所述一種耐光老化增強的速生木材用復合改性劑，由以下具體步驟制成：

（1）將甲醛、尿素、六亞甲基四胺放入反應釜中，加入馬來酸酐，邊攪拌邊加熱至完全溶解，加入總量1.5-2倍量的去離子水，加熱至70-80℃，攪拌反應3-4小時后用醋酸和氨水調節pH值為7，結束反應；

（2）將堇青石粉碎過200目篩與納米氧化鋅混合，放入球磨機中，加入十六烷基三甲氧基硅烷、硬脂酸，加熱至60-70℃混合球磨40-50分鐘后出料，加入總量2-3倍量的去離子水中，以600-800轉/份的速度攪拌30-40分鐘，然后加入二氧化鈦溶膠，超聲分散40-50分鐘即可；

（3）將固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲與硅溶膠混合，以500-600轉/分的速度攪拌10-15分鐘后加入步驟（1）步驟（2）得到的產物以及其余剩余成分，繼續超聲分散15-20分鐘，即得。

本發明的優點是：本發明通過一定的工藝將甲醛、尿素、六亞甲基四胺進行反應生成預聚體，再通過與二羥甲基二羥基乙烯脲、硅溶膠、氯化鎂進行復配，經過超聲處理后可以形成溶膠型復合改性劑，其中Si-0-Si骨架結構對改性劑體系起到穩定作用，通過對木材進行浸漬處理，可以顯著提高木材浸漬改性率，提高了木材的增重率；復合改性劑能夠在木材浸漬過程中很好的分散于木材的細胞壁微孔結構,在隨后的加熱干燥中與木材化學組分中的纖維素、半纖維素、木質素等發生原位凝膠聚合反應,化學反應最終使他們之間的官能團可以連接形成共價鍵,共價鍵非常牢固,因而改性速生木材的抗彎強度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強度都有很大的提高；同時復合改性劑還可以與木材的主要化學成分纖維素、半纖維素和木質素發生醚化反應,該類反應可以減少木材中親水性羥基,從而顯著降低了木材吸濕性。

本發明通過堇青石、納米氧化性通過十六烷基三甲氧基硅烷改性后與二氧化鈦溶膠混合，添加到改性劑的制備中，通過浸漬到速生木材的細胞內部，不僅能夠起到增強的效果，同時疏水性能優異，改性劑不僅能夠滲透到木材內部，還能再木材表面性能一層保護膜，對紫外線具有超強的吸收能力,而且還能利用光能將氧激活形成活性氧，具有改善木材耐光穩定性和防霉性能的巨大潛力；本發明原料簡單，成分安全，工藝適合規模化生產，制成的產品能夠改善速生木材的力學性能，提高了木材的耐光老化性能，延長了產品的使用壽命，改性后的木材可以與名貴木材媲美，可用于戶外家具的制作。

具體實施方式

一種耐光老化增強的速生木材用復合改性劑，由下列重量份（公斤）的原料制備制成：甲醛3、尿素2、六亞甲基四胺1.5、馬來酸酐0.02、醋酸適量、氨水適量、去離子水適量、固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲20、六水合氯化鎂1.5、硅溶膠10、堇青石2、二氧化鈦溶膠6、十六烷基三甲氧基硅烷0.8、硬脂酸0.3、納米氧化鋅3。

所述一種耐光老化增強的速生木材用復合改性劑，由以下具體步驟制成：

（1）將甲醛、尿素、六亞甲基四胺放入反應釜中，加入馬來酸酐，邊攪拌邊加熱至完全溶解，加入總量1.5倍量的去離子水，加熱至70℃，攪拌反應3小時后用醋酸和氨水調節pH值為7，結束反應；

（2）將堇青石粉碎過200目篩與納米氧化鋅混合，放入球磨機中，加入十六烷基三甲氧基硅烷、硬脂酸，加熱至60℃混合球磨40分鐘后出料，加入總量2倍量的去離子水中，以600轉/份的速度攪拌30分鐘，然后加入二氧化鈦溶膠，超聲分散40分鐘即可；

（3）將固含量為42wt%的二羥甲基二羥基乙烯脲與硅溶膠混合，以500轉/分的速度攪拌10分鐘后加入步驟（1）步驟（2）得到的產物以及其余剩余成分，繼續超聲分散15分鐘，即得。

將速生木材加工成一定規格的單板，干燥至含水率為 6-10%，放入真空壓力浸漬罐中，抽真空至-0.01MPa 后，保持30-40分鐘，然后快速注入本發明改性劑，繼續保持40-50分鐘，之后加壓至0.89-0.9 MPa保持15-20分鐘；將板材取出后，置于室內環境氣干至含水率低于30%，然后放入烘箱，先在80-90℃下干燥6-8小時，再在120-130℃下固化4-5小時，冷卻后出料得到改性后的速生木材。將改性后的速生木材與未改性木材進行比較，絕干密度提高了65.2%，抗彎強度提高了63.8%，順紋抗壓強度提高了17.0%,終吸水率降低了34.3%。