木材的塑化技术及应—木材醚化
1 木材醚化
用丙烯腈 、氯化苄等醚化剂与木材反应，取代木材羟基上的氢，生成相应的醚，即木材醚化。醚化目前主要有氰乙基化、苄基化、烯丙基化等方式。
1.1 氰乙基化
2.1.1 氰乙基化方法
最初的方法是将经过苯醇和热水抽提的木粉干燥后，以NaOH作为润胀剂和催化剂，与丙烯 在40℃左右反应。在碱浓度较低时，这种方法的润胀和催化效果较差；反之，又会造成丙烯 及氰乙基化木材碱性水解。一种改进措施是：碱润胀是加入NaSCN或KSCN。在保证取代度不降低的情况下，适当降低碱液的浓度，同时减少丙烯用量。另外，反应是采用微波加热，反应时间可由4h缩短为20min。
2.1.2 氰乙基化木材的性能及应用
国外对木材及纤维素的氰乙基化研究，主要集中在产品的性能和应用上。研究发现，不同的木材和树皮经氰乙基化后，热流动温度约250℃，经率溶胶处理后可降到150℃。如果反应之前采用高碘酸钠或氯化钠处理，或反应之后加入少量氯化铁、氯化铜等金属卤化物，产品的热流温度会再下降。
氰乙基化木材及经过率溶胶处理后的氰乙基化木材，热塑性良好，可单独制成膜、箔片或注塑策划成型部件，亦能和可降解塑料复合。日本柳杉等经氰乙基化后，得到的表面热熔产品，可在160℃下热压成型，或者和高密度聚乙烯复合，制备木塑复合材料，用于生产复合门窗框、扶梯、地板、汽车底板及仪表板等。
氰乙基化木粉或氰乙基化短剑麻，与质量分数为0.03%～0.16%的氯水反应后，制得的氯代氰乙基化产品可作为复合材料的基体树脂，与短剑麻或短苎麻纤维混合，在160℃、10MPa下热压制得增强塑化植物纤维复合材料片材。此类复合材料的性能可与植物纤维增强聚合物基复合材料，甚至部分纤维增强聚合物基复合材料相媲美，如单向剑麻纤维/塑化木粉复合材料的MOE最高可达61.8GPa,MOR最高可达339.7MPa。
不使用任何传统胶黏剂，氰乙基化木材纤维可在240℃热压成密度为0.75g/cm3的纤维板，性能接近于普通木材的中密度纤维板。如果将氰乙基化纤维进一步氯化，则热压温度可降到130℃，产品MOR为35MPa。在其中掺入质量分数为10%～20%的未改性木材纤维时，强度还会进一步增加。
含氮7%左右的氰乙基化纸浆具有水溶性，可用于造纸或生产木基功能材料；氰乙基化木材及其相关产品可以形成凝胶体或液晶状态，使其用途更加广泛；氰乙基化木材在适当的条件下水解后，可以作为离子交换剂；与通常的高性能介电材料氰乙基化纤维素相比，氰乙基化木材的介电常数更高，且具有较好的弹性和压电性能，可用于生产功能材料。
氰乙基化木材工艺当前的主要问题在于药剂回收和生产成本。另外，反应机理也需要深入、系统研究，为制定合理的工艺提供理论依据。
2.2 苄基化
2.2.1 苄基化方法
木粉以高浓度的NaOH水溶液作为润胀剂，以氯化苄作为醚化剂，在125℃左右反应4h，即可获得苄基化木材。
苄基化过程中，以甲苯作稀释剂，可以改善物料在反应中的接触状态，有利于提高取代度；也可以使用高沸点溶剂，如正贸醇、辛醇及二甲苯等作稀释剂，以减少氯化苄的用量，但反应温度增高，时间延长。苄基化也可以在蒸汽相中进行，和液相反应相比，反应温度更高（120～160℃），反应时候更短；用微波加热可缩短苄基化反应时间；在反应物中加季铵盐（如四乙基嗅化铵），可提高产品的增重率和醚化剂的利用率。
2.2.2 苄基化木材的性能及应用
不同木材苄基化后性能有一定的差异。如日本柳杉醚化后光泽性差、耐候性差。而日本赤松苄基化后可提高其抗弯强度、耐水性和尺寸稳定性，增重率115%的苄基化木材，可在100～150℃熔融，并可在一定条件下热压成为半透明的塑料薄片。环氧大豆油、聚己酸内酯扥，可改进苄基化日本白桦的力学性能和热性能。
利用苄基化木材的热塑性，可制成多种复合材料。如将苄基化木材和聚丙烯共混挤出，再加上云母增强，可制备出高强度复合材料，用于制造混凝土模板等木材苄基化后，用甲苯、二甲基亚枫德不孤溶剂溶解后，可代替聚醚和异氰酸酯反应，制备聚氨酯泡沫材料及聚氨酯黏合剂。
在人造板生产中，增重率﹥38%的苄基化刨花制成的无胶刨花板，较普通刨花板，具有更好的尺寸稳定性和耐腐性，IB增强了1倍，MOR略有下降；热磨机械浆进行苄基化改性后，生产的硬质纤维板，可作为无醛人造板，用于建筑、装修、家具等行业。
苄基化木材今后的研究重点在于：药品回收，降低成本和苄基化机理。
上一篇：木材的塑化技术及应—木材酯化 下一篇：木材的塑化技术及应—结语
产品目录
最新新闻