松木单板脱脂剂配方的初步研究

　　摘要:将樟子松单板作为松木单板的代表样本，采用弱碱性药剂进行脱脂试验。在试验不同浓度配比药剂配方的基础上，对脱脂处理前后樟子松单板的树脂含量和白度值变化情况进行对比分析;并根据分析结果确定可行的松木单板弱碱性脱脂处理脱脂剂的配方，从而为进一步研究并优化松木单板脱脂处理工艺提供可行的基础脱脂剂配置方案。

　　关键词:单板;脱脂;配方

　　松木单板材能够用于制作胶合板、贴面刨花板或单板层积材，是生产包装箱、高级家具、装饰板等的优质材料，对保持木材价值和品质具有重要意义。为了充分利用松木这一丰富的木材资源，缓解木材资源供应日趋紧张的局面，对松木进行脱脂保色技术的研究，克服其材性和加工性能的缺陷，扩大其用途，提高其经济价值具有重要意义。松木中的松脂主要是由液态的松节油和在常温下呈固态的松香组成。

　　其中，松节油(分子式为C6H8)n是链状或环状烯烃类物质，即所谓的萜烯混合物，呈无色至棕色，易挥发，溶于乙醇、苯等有机溶剂，不溶于水，沸点为154~163℃;松香的主要成分是树脂酸(分子式为C19H29COOH)，除此之外还有部分的脂肪酸和非酸性物质，呈浅黄色，溶于有机溶剂、松节油和碱性溶液，不溶于水，软化点为70~85℃。由于松脂不溶于水，但低分子量的有机酸和有机钠盐易溶于水，并且部分高分子量的钠盐也溶于水[1]，因此松脂可以经过皂化或降解达到溶解、脱脂的目的[2]，而树脂中的松节油在水的作用下可以在低于90℃的条件下与水蒸汽共沸脱出。下式为松脂与碱反应的化学方程式。C19H29COOH+NaOH􀜩􀜑􀜨C19H29COONa+H2O针对松木单板在应用中存在的缺陷，即松脂含量高、易蓝变、黑变等材性缺陷和油漆胶接、着色等，采用多种无机化合物对松木单板材进行脱脂处理，最终确定有效可行的脱脂药剂配方。该配方能够使木材天然纹理更清晰，单板材性更稳定，干燥、油漆、胶接性能得到显著改善，从而扩大其使用范围，提高其使用价值和格调品味。

　　1试验材料及方法

　　1.1试验材料药剂选择。

　　选用低浓度的NaOH作为脱脂的主要药剂，NA2SiO3作为反应体系助洗剂，Na3PO4作为pH值调节剂，壬基酚聚氧乙烯醚作为表面活性剂。如单一使用NaOH，在脱脂脱油过程的后期需要使用大量的水洗去多余的NaOH，因此本技术应用NA2SiO3作为反应体系助洗剂，省去了水洗的工序，避免了大量废水的生成，而且NA2SiO3具有硬度离子交换、pH值缓冲、抗灰分沉积和去污等能力。选用Na3PO4作为pH值调节剂，其作用机理如下式:PO3+4+H+􀜩􀜑􀜨HPO2+4HPO2+4+H+􀜩􀜑􀜨H2PO+4PO3+4+2H+􀜩􀜑􀜨H2OP44选择壬基酚聚氧乙烯醚作为表面活性剂，其具有优良的润湿性能、表面张力小、渗透能力强等优点，可以充分溶解树脂酸和松香。

　　大径级樟子松，取树干中段旋切制成的0.7mm厚单板，试件规格300mm×200mm×0.7mm，初始含水率为9%。试验仪器。容量150mL的索氏抽提器[3];带有温度调节装置的水浴加热器;电热鼓风干燥箱;扁形称量瓶;高形称量瓶;纤维粉碎机;40目及60目的标准铜丝筛;具有磨砂玻璃塞的广口瓶;电子天平;白度仪(YQZ￣48A型白度仪，杭州轻工业部自动化科学研究所研发)。

　　1.2试验方法

　　脱脂液的浓度将直接影响其扩散速度，浓度的选择取决于脱脂材的厚度和松脂的脱除率;加热的目的是为了软化松香，蒸发松节油，提高脱脂液注入的速率和均匀性;脱脂处理时间取决于板材的厚度，同时也受脱脂液的种类、浓度和其他工艺条件的影响[4]。根据Darcy定律和Fick定律，脱脂液在木材内流动的方式有迁移和扩散两种形式，影响脱脂处理主要因素有温度、浓度、处理时间等参数。综合考虑实际应用时的设备情况和脱脂率，将温度、浓度、处理时间、水和木材的体积比(浴比)四个因子作为试验参数。试验试件数量为100个，规格为:300mm×200mm×0.7mm。

　　将试件分为两个大组，每个大组包括5个小组，测量白度值，每张试件按照不同的位置测量9个点。按照药剂配比表配置好摸索实验用脱脂药剂，将药剂注入到加热器中，加热至80℃。第一组不做任何处理，将第二组试件放入反应釜中，注入已经加热至80℃的药剂，然后将反应釜移入可控温水浴箱中，保持30min然后取出试件，清水冲洗烘干。测量干燥后单板的白度值，然后将两组单板分别粉碎，取用2g、40~60目之间的木粉应用索式抽提器进行抽提，抽提液为苯醇混合溶液，对比脱脂前后单板的抽提物含量和白度值。

　　2试验结果与讨论

　　2.1单板树脂含量的变化

　　试验得出，未处理单板的苯醇抽出物含量为3.5%左右，经过脱脂处理后，有效脱出了86.5%，单板的苯醇抽出物含量降低了0.4%左右。可见本药剂对于樟子松单板脱脂具有很好的效果。

　　2.2单板白度值的变化

　　可以看出脱脂前后单板的白度值存在明显的区别，白度值从36.28%下降到了22.40%，对白光的反射率下降了61.73%，颜色明显变暗，其原因是在碱性的作用下，木材内部木质素发生了部分降解。

　　3结论

　　通过对比测试、分析杉木以及浸渍改性杉木表面漆膜光泽度、硬度以及附着力等指标，研究了不同浓度纳米SiO2/脲醛树脂复合改性对杉木表面涂饰性能影响规律。纳米SiO2浓度在1.5%以内时，杉木表面漆膜光泽度和硬度随着SiO2浓度增加而增加，但随其浓度的继续增加，SiO2在浸渍液中分散均匀性变差，出现部分团聚现象，进而对漆膜的光泽度和硬度产生消极影响。脲醛树脂改性后，杉木表面受树脂固化层的影响，润湿性变差，不利于漆膜附着，改性后的杉木表面漆膜附着力由素板的1级降低至2级左右。因此，在浸渍材表面涂饰时，可通过一定砂光处理，降低固化树脂层对漆膜附着力的影响，进而改性浸渍材的漆膜质量。

　　参考文献:

　　[1]国家林业局森林资源管理司.第八次全国森林资源清查结果[J].林业资源管理，2014(1):1-2.

　　[2]李荣荣，曹平祥，王浩，等.小径级杉木六棱柱体的制材工艺[J].木材工业，2013(5):13-16.

　　[3]刘明辉.速生杉木表面强化及其涂料附着性能研究[D].长沙:中南林业科技大学，2016

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