松木脫脂技術(shù)

1、松木脫脂技術(shù)研究進(jìn)展松木脫脂技術(shù)研究進(jìn)展1引言馬尾松、落葉松等針葉材樹(shù)脂道發(fā)達(dá)氣溫高時(shí)易外溢污染材面并能使漆膜剝落影響涂飾效果使其應(yīng)用受到限制。由于我國(guó)木材資源嚴(yán)重不足充分利用我國(guó)豐富的松樹(shù)資源緩和木材木材供應(yīng)日趨緊張的局面對(duì)其進(jìn)行脫脂改性加工處理擴(kuò)大其使用范圍具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文討論了松木的樹(shù)脂道的分布以及樹(shù)脂的成分和含量有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)并對(duì)松木脫脂的各種方法進(jìn)行了綜述。2松樹(shù)的樹(shù)脂道分布松樹(shù)樹(shù)脂道主要分布在年輪的晚材

2、部分針葉材的初生皮層中形成3個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。松樹(shù)的軸向樹(shù)脂道是細(xì)胞之間的間隙它是由一些薄壁的、非木質(zhì)化的泌脂細(xì)胞和死細(xì)胞層、伴生薄細(xì)胞等3層細(xì)胞圍繞而成。最內(nèi)層是泌脂細(xì)胞具有形成和分泌松脂的功能。松脂是在泌脂細(xì)胞內(nèi)形成的然后再由泌脂細(xì)胞壁滲入樹(shù)脂道。松樹(shù)木材中有軸向和徑向兩類(lèi)樹(shù)脂道(又稱縱生樹(shù)脂道)與樹(shù)干相平行位于縱生管胞之間通常分布于晚材帶及至早材的13部分。馬尾松的邊材軸向樹(shù)脂道最大直徑173μｍ最小直徑50μｍ平均為101μｍ數(shù)量平

3、均為62個(gè)ｃｍ2。徑向樹(shù)脂道(又稱橫生樹(shù)脂道)與樹(shù)軸向成輻射狀排列位于木射線水平生長(zhǎng)的細(xì)胞之間馬尾松徑向樹(shù)脂道則小得多。軸向和徑向樹(shù)脂道在木材中互相連接溝通形成復(fù)雜的樹(shù)脂道系(又稱樹(shù)脂道網(wǎng)絡(luò))1ｃｍ3木材體積中這樣的樹(shù)脂道可達(dá)數(shù)百個(gè)。樹(shù)脂道約占樹(shù)干木質(zhì)部體積的01%～07%取決于不同的樹(shù)種。馬尾松木材松脂含量心材遠(yuǎn)大于邊材晚材高于早材約為早材的16倍。3松樹(shù)的樹(shù)脂成分樹(shù)脂的主要成分是倍半萜、雙萜、三萜和它們的衍生物。樹(shù)脂存在于樹(shù)脂道的泌

4、脂細(xì)胞中。松樹(shù)分泌的松脂經(jīng)過(guò)加工可以得到5%～20%液態(tài)的松節(jié)油和70%～80%固體的松香。松節(jié)油主要由單萜烯組成是萜類(lèi)混合物。主要成分為蒎烯。馬尾松松節(jié)油主要化學(xué)組成為α蒎烯和β蒎烯含量共達(dá)90%以上此外約含2%的莰烯2%左右的雙戊烯以及不足2%的β水芹烯。松香是一種復(fù)雜的混合物主要由各種同分異構(gòu)的樹(shù)脂酸組成還含有少量脂肪酸和中性物。樹(shù)脂酸具有1個(gè)三環(huán)菲骨架含有2個(gè)雙鍵的一元羧酸并具有同一分子式Ｃ20Ｈ30Ｏ2但其結(jié)構(gòu)因雙鍵和烷基取代

5、基位置的不同而異。馬尾松松脂中的松香主要由樹(shù)脂酸(85%～89%)脂肪酸(3%～6%)和中性物(5%～8%)組成。馬尾松松香樹(shù)脂酸中樅酸型樹(shù)脂酸含量在76%～86%此外尚含有52%以下的異海松酸。4松脂中各組成成分的物理化學(xué)性質(zhì)松節(jié)油特性:松節(jié)油無(wú)色至棕色液體易揮發(fā)具有芳香氣味。不溶于水溶于乙醇、乙醚、溶液的濃度控制在05%～1%。由于松脂的軟化溫度在70℃左右溫度多控制在105～120℃之間。在一定的溫度和壓力下松節(jié)油隨水蒸汽蒸發(fā)松香

6、與氫氧化鈉起反應(yīng)生成水溶性的松酸鈉并隨水排出板材。另一方面在高溫高壓的堿液浸漬下多糖類(lèi)被溶解半纖維素得到分解減少了木材內(nèi)部的羥基木素的比例相應(yīng)增加木材的變形減少干縮濕脹率也減少。但堿液皂化法使處理木材的強(qiáng)度有所下降堿液處理后木材木材材色有所加深。該法對(duì)設(shè)備的要求是能耐堿液腐蝕的、具有密封性能的圓柱形蒸煮罐罐蓋口能自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉蒸煮罐設(shè)有蒸汽管、水位計(jì)、溫度計(jì)、壓力表、安全閥等。52溶劑萃取法溶劑干燥:根據(jù)樹(shù)脂溶于有機(jī)溶劑的原理用能溶于水

7、的有機(jī)溶劑如丙酮循環(huán)流過(guò)木材表面在與木材接觸時(shí)將木材中的水分和樹(shù)脂等內(nèi)含物浸提出來(lái)從而在干燥木材的同時(shí)除去大部分樹(shù)脂。如果將木材的含水率降至10%～15%可能需要12ｈ和丙酮的多次循環(huán)使用。由于除去了大部分的樹(shù)脂溶劑干燥法可以防止木材中樹(shù)脂的滲出。共沸干燥:采用不能與水相溶合的溶劑(如全氯乙烯和三氯乙烯)作熱交換介質(zhì)干燥木材。熱能由液體溶劑傳給木材木材中的水蒸氣壓力升高促使水分向木材表面移動(dòng)。水分與溶劑相混合以既低于溶劑也低于水的沸點(diǎn)(

8、共沸點(diǎn))同時(shí)沸騰。如采用三氯乙烯作為溶劑其松香可平均減少582%同時(shí)松節(jié)油則減少728%。上述這兩種溶劑萃取干燥方法的干燥過(guò)程基本相似板材置于處理罐內(nèi)熱溶劑通過(guò)處理罐循環(huán)流動(dòng)。水和溶劑從罐內(nèi)排出、冷凝和分離?；厥盏娜軇┰俅伪患訜岵⒃俅窝h(huán)通過(guò)處理罐干燥終了后對(duì)處理罐加熱或抽真空以回收殘留在木材木材內(nèi)的溶劑。對(duì)溶劑的要求是回收容易能耗低回收率高且能滿足工業(yè)溶劑的普遍條件即具有化學(xué)穩(wěn)定性不腐蝕、無(wú)毒、不燃、不爆等特點(diǎn)。如苯醇是很好的溶劑當(dāng)它

9、在萃取含水率高的物料時(shí)會(huì)因與水相混而形成苯醇水三元物系在其回收時(shí)產(chǎn)生了具最低恒沸點(diǎn)的三元組成分離溶劑需采用多塔的恒沸蒸餾設(shè)備費(fèi)用高能耗大不利于工業(yè)生產(chǎn)。氯仿脫脂效果好但毒性大石油醚、汽油醚雖來(lái)源多價(jià)格低卻易燃、易爆。日本學(xué)者甲斐勇二[6]認(rèn)為氨基脲不僅對(duì)花旗松脫脂效果好而且同時(shí)可防止其變色。此外溶劑干燥投資和回收費(fèi)用都很高而且操作工必須具備一定的化學(xué)知識(shí)。因此上述方法在工業(yè)上應(yīng)用較少。53催化聚合法在一定條件下α和β蒎烯會(huì)產(chǎn)生聚合形成黃

10、色的粘性的物質(zhì)使其固定或締合在木材內(nèi)。如氯化鋁、氯化血紅素、漂白土經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明是有效的。但最常用的是三氟化硼將三氟化硼的酒精溶液涂刷到板材的表面便會(huì)改變樹(shù)脂中萜的組成α和β蒎烯可轉(zhuǎn)變成揮發(fā)性少的或不揮發(fā)的粘性的不易流動(dòng)的降合物。在具樹(shù)脂的表面涂刷濃度為26%的三氟化硼溶液減少樹(shù)脂滲出的效果最佳[1]。但是這種方法只能對(duì)木材表面進(jìn)行處理木材內(nèi)部的萜烯沒(méi)有變化依然會(huì)向表層移動(dòng)而產(chǎn)生樹(shù)脂的滲出因此這種方法適合于干燥后含水率較低的木材在木材木材