具有化学处理层的低吸水率枕木技术领域
本发明属于枕木加工技术，尤其涉及一种具有吸水率低、尺寸稳定、耐腐蚀、防虫
蛀、无毒无害、环境友好的枕木。
背景技术
枕木是承载物体，是用于铁路、桥梁和其它专用轨道走行设备铺设和承载设备
铺垫的一种材料，其重量轻，弹性好，制作简单，价格便宜，被广泛应用。但木材
易吸水，尺寸不稳定，以及易腐蚀，易被虫蛀，所以木枕的寿命很短，隔几年就需
要重新更换，从而需要消耗大量的木材，对环境和资源造成很大的压力。目前为了
提高木枕的寿命，常对木枕进行注油处理，形成油枕，即将原木素枕浸在煤焦油和
蒽油的混合溶液里，经过高温高压处理，混合油浸渍到木材中，木材变得非常坚硬，
非但不容易腐烂，而且防水，尺寸稳定。但这种处理方式有很多弊端，如油处理过
程中所采用的防腐剂对人体有一定的危害性；在搬运与使用中，与皮肤接触会造成
皮肤过敏或灼伤，若入口中则会引起中毒；在干旱和炎热天气环境下，产品表面会
有少量溢油现象，会污染其它物品；另外，由于产品中注入了大量油，会更容易引
发燃烧，因而存在很大的危险。
注油处理枕木存在上述弊端，因此人们开始思考新的方法来处理枕木。制备枕木的
木材一般为松木、杉木、榆木、枫木等，其细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素三
种高聚物组成，而这三种高聚物中都含有羟基，它们亲水能力强，吸水能力高，这就是
为什么枕木尺寸不稳定，防腐、防虫蛀性能差的根本原因。针对这种情况，我们使用化
学方法对原木素枕进行处理，让亲水性弱的基团取代羟基，从根本上降低枕木的吸水能
力，从而也就提高了枕木的尺寸稳定性和防腐防蛀性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中原木素枕性能的不足以及目前注油处
理方式的弊端，提供一种具有化学处理层的低吸水率枕木。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原木
层，所述枕芯原木层的外侧包覆了化学处理层；
所述化学处理层是通过对原木素枕的外层进行下述处理而获得的：
(1)将原木素枕放入干燥箱中，在120℃干燥4～8小时；
(2)将干燥后的原木素枕置于密闭的反应容器中，抽真空30～120分钟；然后加
入化学试剂，将反应容器加压至2～10个大气压，使化学试剂渗入至原木素枕的外层中；
所述化学试剂是酸酐或酯中的至少一种；
(3)控制反应容器内的温度为100～150℃，加热时间4～10小时，使化学试剂与
原木素枕细胞壁中的高聚物发生反应；
(4)反应结束后取出枕木，放入60～100℃的热水中浸泡4～12小时；然后转至真
空干燥箱中，在100～150℃烘干4～10小时，即得到具有化学处理层的低吸水率枕木。
本发明中，所述原木素枕是松木、杉木、枫木，杨木、榆木或桦木中的任意一种材
质。
本发明中，应控制所述化学试剂的用量，使原木素枕在进行反应时能够全部浸没于
化学试剂中。
本发明中，所述化学试剂优选酸酐和酯的混合物，其质量配比关系为1～5∶1。
本发明中，所述酸酐优选乙酸酐，所述酯优选乙酸乙烯酯。
发明原理描述：
本发明通过使原木素枕外层细胞壁中的纤维素、半纤维素和木质素等高聚物与化学
试剂发生化学反应，使枕木的吸水率大幅降低，从而也就间接提高了枕木的尺寸稳定性
和防腐、防蛀性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明制备的低吸水率枕木，其饱和吸水率为原木素枕的10～50％；间接提高
了枕木的尺寸稳定性和防腐、防蛀性能。
2、与注油处理工艺相比，本发明工艺简单，容易实现，成本更低；制得的低吸
水率枕木不含对人体有危害性的防腐剂，产品表面干净不会污染；产品避免了注入
油性物质，不会产生易燃的危险。
3、本发明制备的低吸水率枕木可作为铁路枕木、桥梁枕木、道岔枕木和其它专用
用途。
附图说明
图1为本发明制备的低吸水率枕木结构示意图。
图中：1为化学处理层，2为未经化学反应处理的枕芯原木层，前者将后者全方位
包覆。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(松木，长2500mm；宽220mm；厚145mm)放入120℃干燥箱中
干燥4小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空30分钟后加入乙酸酐，并施加2个大
气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸酐至100℃，反应4小时。反应结束后，
将枕木放入60℃的水中，浸泡4个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，烘干4
小时，其饱和吸水率为原木素枕的50％。
实施例2
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(松木，长2500mm；宽220mm；厚145mm)放入120℃干燥箱中
干燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空120分钟后加入乙酸酐，并施加10个
大气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸酐至150℃，反应10小时。反应结
束后，将枕木放入100℃的水中，浸泡12个小时后，将枕木放入100℃真空干燥箱中，
烘干10小时，其饱和吸水率为原木素枕的25％。
实施例3
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(杉木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中
干燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空60分钟后加入乙酸酐，并施加5个大
气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸酐至120℃，反应6小时。反应结束后，
将枕木放入80℃的水中，浸泡8个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，烘干8
小时，其饱和吸水率为原木素枕的20％。
实施例4
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(枫木，长2500mm；宽220mm；厚300mm)放入120℃干燥箱中
干燥6小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空90分钟后加入乙酸酐，并施加10个大
气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸酐至150℃，反应10小时。反应结束
后，将枕木放入100℃的水中，浸泡12个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，
烘干10小时，其饱和吸水率为原木素枕的35％。
实施例5
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(松木，长2500mm；宽220mm；厚145mm)放入120℃干燥箱中
干燥4小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空50分钟后加入乙酸乙烯酯，并施加2
个大气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸乙烯酯至100℃，反应4小时。反
应结束后，将枕木放入60℃的水中，浸泡4个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱
中，烘干4小时，其饱和吸水率为原木素枕的45％。
实施例6
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(杉木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中
干燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空120分钟后加入乙酸乙烯酯，并施加10
个大气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸乙烯酯至150℃，反应10小时。
反应结束后，将枕木放入100℃的水中，浸泡12个小时后，将枕木放入150℃真空干
燥箱中，烘干10小时，其饱和吸水率为原木素枕的30％。
实施例7
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(枫木，长2500mm；宽220mm；厚300mm)放入120℃干燥箱中
干燥6小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空120分钟后加入乙酸乙烯酯，并施加8
个大气压压力将乙酸酐注入到枕木中，随后加热乙酸酐至130℃，反应8小时。反应结
束后，将枕木放入80℃的水中，浸泡10个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，
烘干8小时，其饱和吸水率为原木素枕的40％。
实施例8
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(杨木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中
干燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空60分钟后加入乙酸酐和乙酸乙烯酯(质
量比为1:1)，并施加5个大气压压力将乙酸酐和乙酸乙烯酯注入到枕木中，随后加热乙
酸酐和乙酸乙烯酯至120℃，反应6小时。反应结束后，将枕木放入80℃的水中，浸
泡8个小时后，将枕木放入100℃真空干燥箱中，烘干8小时，其饱和吸水率为原木素
枕的50％。
实施例9
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(榆木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中
干燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空60分钟后加入乙酸酐和乙酸乙烯酯(质
量比为3:1)，并施加5个大气压压力将乙酸酐和乙酸乙烯酯注入到枕木中，随后加热乙
酸酐和乙酸乙烯酯至150℃，反应10小时。反应结束后，将枕木放入80℃的水中，
浸泡8个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，烘干10小时，其饱和吸水率为原
木素枕的45％。
实施例10
本实施例中的具有化学处理层的低吸水率枕木，包括未经处理的原木素枕的枕芯原
木层2，所述枕芯原木层2的外侧包覆了化学处理层1；化学处理层1是通过对原木素
枕的外层进行下述处理而获得的：
将原木素枕(桦木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中
干燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空120分钟后加入乙酸酐和乙酸乙烯酯(质
量比为5:1)，并施加5个大气压压力将乙酸酐和乙酸乙烯酯注入到枕木中，随后加热乙
酸酐和乙酸乙烯酯至150℃，反应10小时。反应结束后，将枕木放入80℃的水中，
浸泡8个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，烘干10小时，其饱和吸水率为原
木素枕的40％。
实施例11
将原木素枕(桦木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中干
燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空120分钟后加入马来酸酐和乙酸乙酯(质
量比为5:1)，并施加5个大气压压力将乙酸酐和乙酸乙烯酯注入到枕木中，随后加热乙
酸酐和乙酸乙烯酯至150℃，反应10小时。反应结束后，将枕木放入80℃的水中，
浸泡8个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，烘干10小时，其饱和吸水率为原
木素枕的50％。制得的低吸水率枕木包括化学处理层1和未经化学反应处理的枕芯原木
层2，前者将后者全方位包覆。
实施例12
将原木素枕(松木，长2500mm；宽220mm；厚160mm)放入120℃干燥箱中干
燥8小时，然后放入密闭反应容器中，抽真空120分钟后加入丙酸酐和乙酸甲酯(质量
比为5:1)，并施加5个大气压压力将乙酸酐和乙酸乙烯酯注入到枕木中，随后加热乙酸
酐和乙酸乙烯酯至150℃，反应10小时。反应结束后，将枕木放入80℃的水中，浸
泡8个小时后，将枕木放入120℃真空干燥箱中，烘干10小时，其饱和吸水率为原木
素枕的50％。制得的低吸水率枕木包括化学处理层1和未经化学反应处理的枕芯原木层
2，前者将后者全方位包覆。
对比实施方式
以下对比例，均以上述10个案例中的饱和吸水率最低的案例(实施例3)作为基础
进行设置。
对比实施例1
将实施例3中“抽真空60分钟后加入乙酸酐”更换成“抽真空20分钟后加入乙酸
酐”，其余同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的40％。
对比实施例2
将实施例3中“抽真空60分钟后加入乙酸酐”更换成“抽真空140分钟后加入乙
酸酐”，其余同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的25％。
对比实施例3
将实施例3中“并施加5个大气压压力”更换成“并施加1个大气压压力”，其余
同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的50％。
对比实施例4
将实施例3中“并施加5个大气压压力”更换成“并施加11个大气压压力”，其余
同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的25％。
对比实施例5
将实施例3中“随后加热乙酸酐至120℃，反应6小时”更换成“随后加热乙酸酐
至80℃，反应6小时”，其余同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的45％。
对比实施例6
将实施例3中“随后加热乙酸酐至120℃，反应6小时”更换成“随后加热乙酸酐
至160℃，反应6小时”，其余同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的25％。
对比实施例7
将实施例3中“随后加热乙酸酐至120℃，反应6小时”更换成“随后加热乙酸酐
至120℃，反应3小时”，其余同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的30％。
对比实施例8
将实施例3中“随后加热乙酸酐至120℃，反应6小时”更换成“随后加热乙酸酐
至120℃，反应11小时”，其余同于实施例3，其饱和吸水率为原木素枕的25％。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发
明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内
容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。