松木單板脫脂劑配方的初步研究

　　摘要:將樟子松單板作為松木單板的代表樣本，采用弱堿性藥劑進(jìn)行脫脂試驗(yàn)。在試驗(yàn)不同濃度配比藥劑配方的基礎(chǔ)上，對(duì)脫脂處理前后樟子松單板的樹(shù)脂含量和白度值變化情況進(jìn)行對(duì)比分析;并根據(jù)分析結(jié)果確定可行的松木單板弱堿性脫脂處理脫脂劑的配方，從而為進(jìn)一步研究并優(yōu)化松木單板脫脂處理工藝提供可行的基礎(chǔ)脫脂劑配置方案。

　　關(guān)鍵詞:單板;脫脂;配方

　　松木單板材能夠用于制作膠合板、貼面刨花板或單板層積材，是生產(chǎn)包裝箱、高級(jí)家具、裝飾板等的優(yōu)質(zhì)材料，對(duì)保持木材價(jià)值和品質(zhì)具有重要意義。為了充分利用松木這一豐富的木材資源，緩解木材資源供應(yīng)日趨緊張的局面，對(duì)松木進(jìn)行脫脂保色技術(shù)的研究，克服其材性和加工性能的缺陷，擴(kuò)大其用途，提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要意義。松木中的松脂主要是由液態(tài)的松節(jié)油和在常溫下呈固態(tài)的松香組成。

　　其中，松節(jié)油(分子式為C6H8)n是鏈狀或環(huán)狀烯烴類(lèi)物質(zhì)，即所謂的萜烯混合物，呈無(wú)色至棕色，易揮發(fā)，溶于乙醇、苯等有機(jī)溶劑，不溶于水，沸點(diǎn)為154~163℃;松香的主要成分是樹(shù)脂酸(分子式為C19H29COOH)，除此之外還有部分的脂肪酸和非酸性物質(zhì)，呈淺黃色，溶于有機(jī)溶劑、松節(jié)油和堿性溶液，不溶于水，軟化點(diǎn)為70~85℃。由于松脂不溶于水，但低分子量的有機(jī)酸和有機(jī)鈉鹽易溶于水，并且部分高分子量的鈉鹽也溶于水[1]，因此松脂可以經(jīng)過(guò)皂化或降解達(dá)到溶解、脫脂的目的[2]，而樹(shù)脂中的松節(jié)油在水的作用下可以在低于90℃的條件下與水蒸汽共沸脫出。下式為松脂與堿反應(yīng)的化學(xué)方程式。C19H29COOH+NaOH􀜩􀜑􀜨C19H29COONa+H2O針對(duì)松木單板在應(yīng)用中存在的缺陷，即松脂含量高、易藍(lán)變、黑變等材性缺陷和油漆膠接、著色等，采用多種無(wú)機(jī)化合物對(duì)松木單板材進(jìn)行脫脂處理，最終確定有效可行的脫脂藥劑配方。該配方能夠使木材天然紋理更清晰，單板材性更穩(wěn)定，干燥、油漆、膠接性能得到顯著改善，從而擴(kuò)大其使用范圍，提高其使用價(jià)值和格調(diào)品味。

　　1試驗(yàn)材料及方法

　　1.1試驗(yàn)材料藥劑選擇。

　　選用低濃度的NaOH作為脫脂的主要藥劑，NA2SiO3作為反應(yīng)體系助洗劑，Na3PO4作為pH值調(diào)節(jié)劑，壬基酚聚氧乙烯醚作為表面活性劑。如單一使用NaOH，在脫脂脫油過(guò)程的后期需要使用大量的水洗去多余的NaOH，因此本技術(shù)應(yīng)用NA2SiO3作為反應(yīng)體系助洗劑，省去了水洗的工序，避免了大量廢水的生成，而且NA2SiO3具有硬度離子交換、pH值緩沖、抗灰分沉積和去污等能力。選用Na3PO4作為pH值調(diào)節(jié)劑，其作用機(jī)理如下式:PO3+4+H+􀜩􀜑􀜨HPO2+4HPO2+4+H+􀜩􀜑􀜨H2PO+4PO3+4+2H+􀜩􀜑􀜨H2OP44選擇壬基酚聚氧乙烯醚作為表面活性劑，其具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性能、表面張力小、滲透能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以充分溶解樹(shù)脂酸和松香。

　　大徑級(jí)樟子松，取樹(shù)干中段旋切制成的0.7mm厚單板，試件規(guī)格300mm×200mm×0.7mm，初始含水率為9%。試驗(yàn)儀器。容量150mL的索氏抽提器[3];帶有溫度調(diào)節(jié)裝置的水浴加熱器;電熱鼓風(fēng)干燥箱;扁形稱(chēng)量瓶;高形稱(chēng)量瓶;纖維粉碎機(jī);40目及60目的標(biāo)準(zhǔn)銅絲篩;具有磨砂玻璃塞的廣口瓶;電子天平;白度儀(YQZ￣48A型白度儀，杭州輕工業(yè)部自動(dòng)化科學(xué)研究所研發(fā))。

　　1.2試驗(yàn)方法

　　脫脂液的濃度將直接影響其擴(kuò)散速度，濃度的選擇取決于脫脂材的厚度和松脂的脫除率;加熱的目的是為了軟化松香，蒸發(fā)松節(jié)油，提高脫脂液注入的速率和均勻性;脫脂處理時(shí)間取決于板材的厚度，同時(shí)也受脫脂液的種類(lèi)、濃度和其他工藝條件的影響[4]。根據(jù)Darcy定律和Fick定律，脫脂液在木材內(nèi)流動(dòng)的方式有遷移和擴(kuò)散兩種形式，影響脫脂處理主要因素有溫度、濃度、處理時(shí)間等參數(shù)。綜合考慮實(shí)際應(yīng)用時(shí)的設(shè)備情況和脫脂率，將溫度、濃度、處理時(shí)間、水和木材的體積比(浴比)四個(gè)因子作為試驗(yàn)參數(shù)。試驗(yàn)試件數(shù)量為100個(gè)，規(guī)格為:300mm×200mm×0.7mm。

　　將試件分為兩個(gè)大組，每個(gè)大組包括5個(gè)小組，測(cè)量白度值，每張?jiān)嚰�按照不同的位置測(cè)量9個(gè)點(diǎn)。按照藥劑配比表配置好摸索實(shí)驗(yàn)用脫脂藥劑，將藥劑注入到加熱器中，加熱至80℃。第一組不做任何處理，將第二組試件放入反應(yīng)釜中，注入已經(jīng)加熱至80℃的藥劑，然后將反應(yīng)釜移入可控溫水浴箱中，保持30min然后取出試件，清水沖洗烘干。測(cè)量干燥后單板的白度值，然后將兩組單板分別粉碎，取用2g、40~60目之間的木粉應(yīng)用索式抽提器進(jìn)行抽提，抽提液為苯醇混合溶液，對(duì)比脫脂前后單板的抽提物含量和白度值。

　　2試驗(yàn)結(jié)果與討論

　　2.1單板樹(shù)脂含量的變化

　　試驗(yàn)得出，未處理單板的苯醇抽出物含量為3.5%左右，經(jīng)過(guò)脫脂處理后，有效脫出了86.5%，單板的苯醇抽出物含量降低了0.4%左右�？梢�(jiàn)本藥劑對(duì)于樟子松單板脫脂具有很好的效果。

　　2.2單板白度值的變化

　　可以看出脫脂前后單板的白度值存在明顯的區(qū)別，白度值從36.28%下降到了22.40%，對(duì)白光的反射率下降了61.73%，顏色明顯變暗，其原因是在堿性的作用下，木材內(nèi)部木質(zhì)素發(fā)生了部分降解。

　　3結(jié)論

　　通過(guò)對(duì)比測(cè)試、分析杉木以及浸漬改性杉木表面漆膜光澤度、硬度以及附著力等指標(biāo)，研究了不同濃度納米SiO2/脲醛樹(shù)脂復(fù)合改性對(duì)杉木表面涂飾性能影響規(guī)律。納米SiO2濃度在1.5%以?xún)?nèi)時(shí)，杉木表面漆膜光澤度和硬度隨著SiO2濃度增加而增加，但隨其濃度的繼續(xù)增加，SiO2在浸漬液中分散均勻性變差，出現(xiàn)部分團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)漆膜的光澤度和硬度產(chǎn)生消極影響。脲醛樹(shù)脂改性后，杉木表面受樹(shù)脂固化層的影響，潤(rùn)濕性變差，不利于漆膜附著，改性后的杉木表面漆膜附著力由素板的1級(jí)降低至2級(jí)左右。因此，在浸漬材表面涂飾時(shí)，可通過(guò)一定砂光處理，降低固化樹(shù)脂層對(duì)漆膜附著力的影響，進(jìn)而改性浸漬材的漆膜質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]國(guó)家林業(yè)局森林資源管理司.第八次全國(guó)森林資源清查結(jié)果[J].林業(yè)資源管理，2014(1):1-2.

　　[2]李榮榮，曹平祥，王浩，等.小徑級(jí)杉木六棱柱體的制材工藝[J].木材工業(yè)，2013(5):13-16.

　　[3]劉明輝.速生杉木表面強(qiáng)化及其涂料附著性能研究[D].長(zhǎng)沙:中南林業(yè)科技大學(xué)，2016

　　林業(yè)論文投稿刊物：《林業(yè)與環(huán)境科學(xué)》面向全國(guó)征稿，刊登范圍包括林木良種、育苗造林、森林生態(tài)、環(huán)境、森林經(jīng)營(yíng)、森林保護(hù)、觀賞園藝、林業(yè)機(jī)械、木材加工與利用、林產(chǎn)化學(xué)等方面的專(zhuān)題研究、調(diào)查報(bào)告、綜述和規(guī)劃設(shè)計(jì)等，現(xiàn)設(shè)有試驗(yàn)研究、綜述、規(guī)劃與設(shè)計(jì)欄目。辦刊宗旨是刊載林業(yè)與生態(tài)環(huán)境的研究新成果、新動(dòng)態(tài)，普及推廣林業(yè)與生態(tài)環(huán)境科學(xué)知識(shí)，促進(jìn)該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流，推進(jìn)林業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

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