松木脫脂技術

1、松木脫脂技術研究進展松木脫脂技術研究進展1引言馬尾松、落葉松等針葉材樹脂道發(fā)達氣溫高時易外溢污染材面并能使漆膜剝落影響涂飾效果使其應用受到限制。由于我國木材資源嚴重不足充分利用我國豐富的松樹資源緩和木材木材供應日趨緊張的局面對其進行脫脂改性加工處理擴大其使用范圍具有重要的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。本文討論了松木的樹脂道的分布以及樹脂的成分和含量有關的物理化學性質并對松木脫脂的各種方法進行了綜述。2松樹的樹脂道分布松樹樹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個獨立的系統(tǒng)。松樹的軸向樹脂道是細胞之間的間隙它是由一些薄壁的、非木質化的泌脂細胞和死細胞層、伴生薄細胞等3層細胞圍繞而成。最內層是泌脂細胞具有形成和分泌松脂的功能。松脂是在泌脂細胞內形成的然后再由泌脂細胞壁滲入樹脂道。松樹木材中有軸向和徑向兩類樹脂道(又稱縱生樹脂道)與樹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ｃｍ2。徑向樹脂道(又稱橫生樹脂道)與樹軸向成輻射狀排列位于木射線水平生長的細胞之間馬尾松徑向樹脂道則小得多。軸向和徑向樹脂道在木材中互相連接溝通形成復雜的樹脂道系(又稱樹脂道網(wǎng)絡)1ｃｍ3木材體積中這樣的樹脂道可達數(shù)百個。樹脂道約占樹干木質部體積的01%～07%取決于不同的樹種。馬尾松木材松脂含量心材遠大于邊材晚材高于早材約為早材的16倍。3松樹的樹脂成分樹脂的主要成分是倍半萜、雙萜、三萜和它們的衍生物。樹脂存在于樹脂道的泌

4、脂細胞中。松樹分泌的松脂經(jīng)過加工可以得到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混合物。主要成分為蒎烯。馬尾松松節(jié)油主要化學組成為α蒎烯和β蒎烯含量共達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。松香是一種復雜的混合物主要由各種同分異構的樹脂酸組成還含有少量脂肪酸和中性物。樹脂酸具有1個三環(huán)菲骨架含有2個雙鍵的一元羧酸并具有同一分子式Ｃ20Ｈ30Ｏ2但其結構因雙鍵和烷基取代

5、基位置的不同而異。馬尾松松脂中的松香主要由樹脂酸(85%～89%)脂肪酸(3%～6%)和中性物(5%～8%)組成。馬尾松松香樹脂酸中樅酸型樹脂酸含量在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性質松節(jié)油特性:松節(jié)油無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被溶解半纖維素得到分解減少了木材內部的羥基木素的比例相應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度有所下降堿液處理后木材木材材色有所加深。該法對設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開啟、關閉蒸煮罐設有蒸汽管、水位計、溫度計、壓力表、安全閥等。52溶劑萃取法溶劑干燥:根據(jù)樹脂溶于有機溶劑的原理用能溶于水

7、的有機溶劑如丙酮循環(huán)流過木材表面在與木材接觸時將木材中的水分和樹脂等內含物浸提出來從而在干燥木材的同時除去大部分樹脂。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脂溶劑干燥法可以防止木材中樹脂的滲出。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。水分與溶劑相混合以既低于溶劑也低于水的沸點(

8、共沸點)同時沸騰。如采用三氯乙烯作為溶劑其松香可平均減少582%同時松節(jié)油則減少728%。上述這兩種溶劑萃取干燥方法的干燥過程基本相似板材置于處理罐內熱溶劑通過處理罐循環(huán)流動。水和溶劑從罐內排出、冷凝和分離?；厥盏娜軇┰俅伪患訜岵⒃俅窝h(huán)通過處理罐干燥終了后對處理罐加熱或抽真空以回收殘留在木材木材內的溶劑。對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穩(wěn)定性不腐蝕、無毒、不燃、不爆等特點。如苯醇是很好的溶劑當它

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

10、色的粘性的物質使其固定或締合在木材內。如氯化鋁、氯化血紅素、漂白土經(jīng)過試驗證明是有效的。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改變樹脂中萜的組成α和β蒎烯可轉變成揮發(fā)性少的或不揮發(fā)的粘性的不易流動的降合物。在具樹脂的表面涂刷濃度為26%的三氟化硼溶液減少樹脂滲出的效果最佳[1]。但是這種方法只能對木材表面進行處理木材內部的萜烯沒有變化依然會向表層移動而產生樹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