[实用新型]压注有无机纳米粒子凝胶复合强化层的木材

说明书

本实用新型涉及一种具有复合强化层的木材。

目前已被人们广泛作为工业原料使用的木材，主要是那些对生长条件要求苛刻，生长速度又十分缓慢的中高档树木，由于其资源已日渐贫乏，人们已开始利用片材、残枝、木屑，甚至蔗渣、棉杆、芦苇、麦杆和稻桔等农作物纤维质的副产物作为原料，开发出各种各样的夹层板、刨花板、纤维板、复合材料板等形式的人造板，它们虽然能够作为天然木材的替代物使用，但其存在两点明显的缺陷，1、作为胶合成型剂使用的各种有机高分子聚合物不利于，甚至有害于人体健康和环境保护；2、材质及木纹等无法与天然木材相比。而生长迅速，宜植地区十分广泛，养护简单，再生力强的泡桐、速生杨等低档树木，由于其组织疏松，吸水率过大，使得其存在易吸潮变形，表面硬度及抗压、抗弯等机械强度低劣的不足，除少量作为纸品原料使用外，几乎毫无使用价值和经济价值。

本实用新型的目的是提供一种压注有无机纳米粒子凝胶复合强化层的木材，它具有处理方式简便，制作成本低的特点，在保持木材原有天然特征的同时，有效地改善低档木材的使用性能，从而大幅度提高其使用价值和商品价值。

本实用新型是这样实现的：具有由木质纤维层和空隙层相间呈层状结构的速生木材，所说的空隙层中的膜孔和导管中通过压注方式充填有无机纳米粒子凝胶，胶凝后形成由凝胶体和大量微小CO2气泡构成的复合强化层。

上述速生木材为泡桐、速生杨等低档速生树木经加工后得到的木材。

上述无机纳米粒子凝胶的粒径为25nm～50nm，所说的CO₂气泡的泡径≤12μm，凝胶体与CO₂气泡的体积比为1∶0.1～1。

上述方案中，无机纳米粒子凝胶的主要成份为SIO₂和水溶性聚氨酯或超微水凝粒子胶囊。

本实用新型通过对低档速生木材的空隙层压注无机纳米粒子凝胶，形成具有复合强化层的木材，含有无机纳米粒子的凝胶体能够提高整块木材的气干容重(密度)、表面硬度及耐磨强度、抗压及抗弯、抗剪、抗扭等机械强度，并阻止水份进入(降低木材吸水率及阻止吸潮变形)，大量微小的CO₂气泡能使整块木材保持天然木材的隔热隔音等性能。由于凝胶体95％以上是不燃不蛀的无机物，因此，本实用新型具有不燃、不腐和不蛀等性能，同时，由于凝胶体的化学成份中绝大部分是200℃以下不熔的化学结合水，因此，本实用新型不存在可挥发的有害成份和可溶或具有放射性的有害物质。

附图为本实用新型的剖面结构示意图，1-纤维层、2-复合强化层、3-凝胶体、4-气泡。

下面结合附图进一步说明实施例：

速生木材采用加工成方木的泡桐，将无机纳米粒子凝胶压注在位于各纤维层1之间的空隙层中，充填在膜孔和导管中的无机纳米粒子凝胶胶凝后形成由凝胶体3和大量微小CO₂气泡4构成的复合强化层2。

本实用新型的制作方法为：先将水溶性聚氨酯(简称WSP)的C₃H₆O稀释100倍液，在1.2MPa条件下压注入含水率≤1％的绝干泡桐方木，注满后排除方木外残液，降压至≤320Pa回收C₃H₆O，使WSP均匀薄薄地沉积在方木内的空隙层，然后在≤5MPa条件下快速压注粒径为25nm、含量为25％的SIO₂水溶胶，注满后排除方木外残液，恢复常压，取出经处理过的方木，此时，水溶胶已与WSP发生胶凝反应而在方木内固化，从而得到本实用新型。

上述制作方法既可处理经过加工成型的方木、板材和条材，亦可直接处理原木。