一种竹材防裂防霉剂及其制备方法与应用

本发明属于竹材改性和保护领域，具体涉及一种竹材防裂防霉剂的制备及其在竹材改性和保护中的使用方法。背景技术：1、竹子是一种在中国分布广泛的可再生生物质资源，作为原料可用于竹建筑、竹工艺品、竹装饰品、竹质人造板和复合材料等，具有广泛的应用领域。与钢材和混凝土等其他建筑材料相比，竹质材料的应用能够使建筑更加环保，减少对自然环境的破坏。竹材在整个建筑生命周期内具有碳汇的功能，是一种可持续建筑材料。竹材具有较高的抗压、抗拉和抗弯性能以及优良的韧性，轻质高强，与木材相比优势明显，竹材产业的发展能够有效弥补国内木材供需缺口。虽然圆竹具有天然环保的特性、较高的力学性能和美学观赏价值，但在使用过程中容易出现变形和开裂，影响力学性能和美观性。同时，由于糖和淀粉含量相对高，未经处理的竹材易受虫蛀、腐朽和霉变的损害，耐久性能普遍不佳。竹材霉变与开裂息息相关，竹材表面微裂和开裂为霉菌侵入和滋生提供了条件。因此，同时提高竹材的抗开裂和抗霉变性能，将有助于拓展其应用领域，提升竹材的使用价值，助力“以竹代木”和“以竹代塑”。2、竹材防裂防霉是指通过化学和物理方法处理减少或消除竹材出现开裂或霉变现象。现有技术主要是采用热处理、烟熏处理、表面处理和药剂浸泡处理，如将竹子碳化、使用特殊油漆对竹子进行喷涂或将竹子放入药剂中浸泡一段时间，然而这些方法存在处理材气味重、毒性大、防护时效短或不美观等缺点。目前关于竹木制品防腐防裂剂已有少量专利。主要由金属化合物、异噻唑啉酮类化合物、苯并咪唑类化合物、蓖麻油、有机溶剂、表面活性剂等制备而成，用于保护木材和竹材不受腐朽菌、霉菌和白蚁等破坏。但是这些成分主要作用于防腐和防霉，对于提升竹材防裂性能不明显。向竹材中浸注酚醛树脂、脲醛树脂、糠醇树脂等，固化后填充细胞腔和细胞壁，是改善木材尺寸稳定性，提高竹材抗开裂性能的有效途径，但仍存在甲醛释放、质脆等缺陷。环氧树脂是应用最为广泛的热固性树脂之一，具有优异的粘结性和力学性能、良好的耐热性和耐化学腐蚀性、以及优异的形状记性行为和独特的光学特性等优点，已被广泛运用于胶黏剂、涂料和纤维复合材料等领域。糠醇是糠醛催化还原产物，主要由甘蔗渣、玉米芯和小麦秸秆等农作物副产物制备而得，通过缩聚反应生成的聚糠醇具有良好的耐热性和耐化学性，已被应用于金属铸造、粘合剂和涂料等领域。聚糠醇中含有羟基、羰基等活性基团，可以通过化学反应键入环氧树脂交联网络中调控其性能。聚糠醇改性的环氧树脂在竹材改性和保护方面具有明显优势。技术实现思路1、为了解决背景技术中竹材易开裂和霉变的问题，本发明公开了一种竹材防裂防霉剂及其在竹材改性和保护中的使用方法。2、本发明采用的技术方案如下：3、一、一种竹材防裂防霉剂4、所述防裂防霉剂包括以下重量份的组分：5、聚糠醇          3.5～15.26、环氧树脂        72.5～59.37、聚醚胺          24.0～25.58、所述聚糠醇以马来酸酐为催化剂，由糠醇缩聚所得，分子量为918g/mol，多分散系数为2.05。所述聚糠醇的重量份数优选为10％，聚糠醇含量过高会降低防裂防霉剂的力学性能。9、所述环氧树脂环氧值为0.41～0.54；10、所述聚醚胺为d230或d400。11、二、竹材防裂防霉剂的制备方法12、包括以下步骤：13、1)以马来酸酐为催化剂，将糠醇合成为聚糠醇；14、2)将所制备的聚糠醇和环氧树脂于50℃下共混，冷却至室温后，加入聚醚胺，搅拌后即制得竹材防裂防霉剂。15、所述步骤2)中：共混条件为50℃水浴锅中共混1小时；室温下加入聚醚胺后的搅拌时间为15分钟。16、三、防裂防霉剂在竹材改性上的应用17、1)将待处理的圆竹浸没于防裂防霉剂中；18、2)随后对圆竹进行真空加压处理，在真空和加压条件下分别保持一段时间；19、3)加压结束后，将圆竹取出，进行加热固化，固化结束后取出圆竹，即制得改性后具有防裂防霉性能的竹材。20、所述步骤2)中，首先使圆竹在0.06mpa真空度下保持15分钟，随后加压至0.8mpa，保持30min。21、所述步骤3)中，在烘箱中进行加热固化，加热温度为80℃，固化时间为6小时。22、采用电子显微镜观察本发明处理后的圆竹形貌结构，可观察到细胞腔内部填充有大量的防裂防霉剂，竹材的维管束被防裂防霉剂填充满。23、本发明采用的防裂防霉剂不同于常规的处理剂，对环境无害，绿色环保。同时利用聚糠醇改性环氧树脂，降低了防裂防霉剂的形状记忆响应温度，并利用防裂防霉剂的形状记忆功能提升了竹材的防裂性能。24、本发明将环氧树脂和聚糠醇复配后用于竹材防裂防霉，其原料环保、来源丰富，且具有防霉性和形状记忆性，可以同时实现竹材的防裂和防霉双重功能。25、本发明的有益效果是：26、本发明处理方法简单，无毒，处理材无刺激气味。同时，经过本发明处理后的竹材，防裂性能可以得到明显的提升，同时还具有较好的防霉性能。技术特征：1.一种竹材防裂防霉剂，其特征在于，所述防裂防霉剂包括以下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的竹材防裂防霉剂，其特征在于，所述聚糠醇以马来酸酐为催化剂，由糠醇缩聚所得，分子量为918g/mol，多分散系数为2.05。3.根据权利要求1所述的竹材防裂防霉剂，其特征在于，所述聚糠醇的重量份数优选为10％。4.根据权利要求1所述的竹材防裂防霉剂，其特征在于，5.权利要求1～4任一所述的竹材防裂防霉剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：6.根据权利要求5所述的竹材防裂防霉剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中：7.权利要求1～4任一所述的防裂防霉剂在竹材改性上的应用，其特征在于，8.根据权利要求7所述的防裂防霉剂在竹材改性上的应用，其特征在于，所述步骤2)中，使圆竹在0.06mpa真空度下保持15分钟。9.根据权利要求7所述的防裂防霉剂在竹材改性上的应用，其特征在于，所述步骤2)中，将圆竹加压至0.8mpa，并保持30分钟。10.根据权利要求7所述的防裂防霉剂在竹材改性上的应用，其特征在于，所述步骤3)中，将圆竹放入烘箱进行加热固化，加热温度为80℃，固化时间为6小时。技术总结本发明公开了一种竹材防裂防霉剂及其制备方法与应用。防裂防霉剂包含以下反应组分：聚糠醇、环氧树脂和聚醚胺。制备方法如下：首先以马来酸酐为催化剂，将糠醇合成为聚糠醇；之后将所制备的聚糠醇和环氧树脂于50℃下混合均匀，冷却至室温后，加入聚醚胺，搅拌后即制得竹材防裂防霉剂。本发明将环氧树脂和聚糠醇复配后用于竹材防裂防霉，经过本发明处理后的竹材，防裂性能可以得到明显提升，同时还具有较好的防霉性能。技术研发人员：张艳,任鑫,孙芳利,王慧,陈昌彪,徐宏俊,蔡卫,韩帅波,武新星,王燕飞受保护的技术使用者：浙江农林大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18