提高木材染色上染率的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及木材染色技術領域，尤其涉及一種提高木材染色上染率的方法。
【背景技術】
[0002]木材活性染料染色是活性染料溶液在木材表面潤濕、擴散、吸附及染液向木材內部滲透并著色的過程，其中活性染料分子在木材中的移動和滲透非常重要，特別是對實木深度染色尤為重要。由于木材尺寸大，染色深度厚，因此活性染料在木材中的滲透性就成了影響染色的重要因素，滲透性越好，上染率越高。活性染料溶液從木材端面向木材內部滲透的主要路徑是木材內的細胞壁毛細管系統(大毛細管和微毛細管)和紋孔系統。細胞壁中抽提物的含量與分布影響染液的滲透性;紋孔特別是具緣紋孔有紋孔塞，在木材生長過程中容易堵住紋孔口，發生閉塞，使染液在木材中的徑向和弦向滲透能力很差，導致上染率偏低，染色不均勻。因此，木材染色前，一般要經過預處理，打通木材的紋孔結構，減少抽提物含量，改善木材的滲透性，提高染液在木材中的上染率。
[0003]目前，木材活性染料染色前預處理技術有物理法和化學法。化學法普遍采用NaOH、H2O2漂白的預處理技術，NaOH溶液能與木材中的樹脂酸抽提物發生皂化反應生成溶于水的樹脂酸鈉鹽除去;H2O2只是對木材內的顯色物質進行氧化漂白，對抽提物的去除以及紋孔結構的改變不明顯，從而導致活性染料在木材中的上染率提高不顯著。物理法普遍采用微波預處理技術，其缺陷是只能使用新鮮木材，在快速干燥過程中形變較大，并且該方法對氣干材效果不明顯。
[0004]超臨界CO2流體是一種非極性流體介質，它具有能溶解非極性、弱極性物質的液體性質，以及低粘度和高擴散性的特性。目前，肖忠平介紹了用超臨界CO2流體對杉木、馬尾松、檫木等木材進行預處理，但以苯-乙醇混合溶劑的夾帶劑還不能極大地提高超臨界C02的極性，同時整個體系呈酸性，不能去除抽提物中的酸性物質，使得預處理效果不理想。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種提高木材染色上染率的方法，該方法工藝簡單，丙酮、乙醇、叔胺等有機試劑能夠回收循環利用，應用該方法處理后的木材應用到活性染料染色工藝中，不僅能提高活性染料在木材中的上染率和固色率，而且能提高染色深度。
[0006]為解決上述技術問題，提供了一種提高木材染色上染率的方法，包括以下步驟:
51、調節木材含水率為50%?100 %，以含有丙酮、乙醇和脂肪烷基叔胺的混合溶液為夾帶劑進行超臨界C02流體萃取，然后以1.0 MPa/min?10.0 MPa/min的速率泄壓，得到預處理木材；
52、取經過所述步驟SI中的預處理木材，浸泡在含有活性染液和元明粉的混合溶液中染色得到染色木材；
53、將所述染色木材進行固色、皂洗。
[0007]上述的方法，優選的，所述步驟SI中所述木材為楊木心材或桉木心材。
[0008]上述的方法，優選的，脂肪烷基叔胺為N，N，_二甲基-1-辛胺、N，N，_二丙基-1-丙胺、N，N-二甲基十二烷基胺、N，N-二甲基十六烷基胺、N，N-二甲基十八烷基胺中的一種或多種。
[0009]上述的方法，優選的，所述步驟SI中，所述夾帶劑流量為5 mL/min?20 mL/min，丙酮的體積分數為50 %?60 %、乙醇的體積分數為30 %?40 %、脂肪烷基叔胺的體積分數為5%?10 %。進一步優選的，所述丙酮的體積分數為60 %、乙醇的體積分數為30 %?35 %、脂肪烷基叔胺的體積分數為5 %?10 %。
[0010]上述的方法，優選的，所述步驟SI中所述超臨界⑶2流體萃取的壓力為10MPa?30MPa，時間為30 min?60 min，CO2流量為20 L/h，溫度為35 °C?60 °C。
[0011]上述的方法，優選的，所述步驟S2中所述染色的溫度為50°C?90 °C，所述染色的時間為2 h?3 ho
[0012]上述的方法，優選的，所述步驟S2中所述含有活性染液和元明粉的混合溶液中，元明粉的濃度為30 g/L?60 g/L。所述活性染液的濃度為0.5 %?5 %。
[0013]上述的方法，優選的，所述步驟S2中所述含有活性染液和元明粉的混合溶液中，所述活性染料為X型活性染液、KN型活性染液、M型活性染液、EF型活性染液、B型活性染液的一種或多種。
[0014]上述的方法，優選的，所述步驟S3還包括將皂洗后的木材用冷水反復洗滌，然后烘干。
[0015]上述的方法，優選的，所述步驟S3中所述固色步驟具體為:用純堿溶液在溫度50°C?80 °C下對染色木材固色30 min?90 min。
[0016]上述的方法，優選的，所述純堿溶液的濃度為15g/L?40 g/L。進一步優選的，所述純堿溶液的濃度為20g/L。
[0017]上述的方法，優選的，所述步驟S3中所述皂洗步驟具體為:將固色后的木材放入在浴比為1:40的皂洗液中，在90°C?95°C下皂洗10 min?15 min。
[0018]上述的方法，優選的，所述皂洗液包括I wt%?3 wt°/c^LR-2皂洗劑、15 g/L?40g/L的Na2S13t3進一步優選的，所述皂洗液包括2被％的1^-2皂洗劑、20 g/L的Na2S13t3
[0019]與現有技術相比，本發明的優點在于:
(I)本發明提供了一種提高木材活性染料染色上染率的方法，采用超臨界CO2流體萃取對木材進行預處理，先將木材含水率調至50 %?100 %，使木材潤脹;然后置于超臨界CO2流體萃取缸中，以丙酮、乙醇、脂肪烷基二甲基叔胺混合試劑為夾帶劑，超臨界CO2流體攜帶夾帶劑流經木材內部，一方面通過壓力作用打通潤脹木材的毛細管系統和紋孔系統，另一方面木材的含水率增加，夾帶劑中增加乙醇等助溶劑使木材中的抽提物在超臨界CO2流體中的溶解能力增加，使叔胺與抽提物充分反應后溶于流體中，去除木材內部的抽提物;然后以1.0 MPa/min?10.0 MPa/min的速度快速泄壓，通過壓力的波動進一步打通毛細管系統和紋孔系統，同時把溶解的抽提物快速帶出，提高了木材的滲透性，進而提高了木材的染色上染率，同時還提高了染色深度。
[0020](2)本發明以丙酮、乙醇、脂肪烷基二甲基叔胺混合試劑作為夾帶劑，其作用是增加超臨界CO2流體的極性，使抽提物中的極性物質在CO2的溶解度大大增加，而脂肪烷基二甲基叔胺屬于Lewis堿，能和木材中的酸性物質發生反應，又能完全溶于丙酮和乙醇混合溶劑中。
【具體實施方式】
[0021]以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
實施例
[0022]以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。
[0023]實施例1:
一種本發明的提高木材活性染料染色上染率的方法，包括以下步驟:
(I)配制夾帶劑:取丙酮、乙醇和N，N-二甲基十六烷基胺，按照體積比為60:32:8進行混合得到丙酮、乙醇和脂肪烷基叔胺的混合溶液，即夾帶劑。
[0024](2)將楊木心材加工成50 X 20 X 5 mm的四面光試件，調至含水率80%，放入超臨界CO2萃取缸中。將丙酮、乙醇、N，N-二甲基十六烷基胺的混合溶液裝入夾帶劑罐中。將溫度為35 °C、流量為20 L/h的CO2流體通入萃取缸中，同時用高壓栗將夾帶劑罐中的混合溶液以15mL/min的流量通入萃取缸，至萃取缸內壓力為15 MPa，進行超臨界⑶2流體萃取30 min。萃取完成后以10 MPa/min的速度快速泄壓，