[发明专利]一种相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法及其膨胀阻燃木材

说明书

技术领域

本发明涉及木材改性和阻燃木材制造技术领域，尤其涉及一种相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法及其膨胀阻燃木材。

背景技术

阻燃防火是关系人民生命财产安全的重要课题。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。据公安部消防局统计，2015年，全国共接报火灾33.8万起，造成1742人死亡、1112人受伤，直接财产损失39.5亿元。2015年5月25日，河南省平顶山市鲁山县康乐园老年公寓发生特别重大火灾事故，造成39人死亡、6人受伤，过火面积745.8平方米，直接经济损失2064.5万元，造成了极其恶劣的社会影响。居室火灾导致的人员伤亡特别惨重，2015年住宅火灾11.1万起，造成1213人死亡，虽然火灾起数只占32.9％，但死亡人数占比达到69.6％。小火引发大火灾，是居室火灾发生发展的普遍规律。在住宅装修中大量使用木质材料，同时陈设大量的木质家具和纤维制品，导致住宅中火灾荷载很大，一旦发生火灾，就会猛烈燃烧，迅速蔓延。统计表明，木质材料是住宅中的主要可燃物，其火灾荷载热值比例超过50％。木材不仅易燃，而且燃烧时释放出大量的热能，木材的平均热值为18kJ/g，加速了火的蔓延和火灾强度。因此，许多火灾的发生和蔓延，都与木质材料有关。

木质材料阻燃防火是减少火灾损失的必要措施。通过阻燃处理降低木质材料的可燃性，减缓可燃材料的燃烧速度和释烟量，对于防止火灾的发生以及赢得火灾初期的宝贵时间，用来疏散人员和及时控制、扑救火灾都是十分宝贵的。膨胀型阻燃剂有酸源、炭源和气源三个基本要素。在150℃左右酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸；在稍高的温度下，酸与碳源进行酯化反应，而体系中的胺基则作为酯化反应的催化剂，加速反应；体系在酯化反应前和酯化过程中熔融，反应过程中产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，与此同时，多元醇和酯脱水碳化，形成无机物及碳残余物，体系进一步发泡；反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。在火灾条件下膨胀阻燃剂与树脂协同作用形成的泡沫炭层，具有隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，是低烟、低毒、无腐蚀性气体产生绿色高效阻燃技术方法。

相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

中国发明专利201610011928.9公开了一种阻燃木材复合材料及其制备方法，包括如下步骤：(1)将木材用苯醇抽提，真空干燥后待用；(2)以体积比为4︰1的比例配制含有磷酸铵和硼酸铵的溶液，并用氨水调节所述溶液的pH值至6-7之间，作为前驱液；(3)在真空减压系统中，将步骤(1)中所述待用的木材浸渍到步骤(2)中所述制备的前驱液中，使所述前驱液注入到所述待用的木材的基质中；(4)将步骤(3)中浸渍过的木材进行表面水洗处理，之后在温度为65℃、真空度为0.1MPa的条件下真空干燥24小时，即得。

中国发明专利201310734314.X公开了一种阻燃木材制备方法，包括以下步骤：(1)制备木材阻燃液原料及重量份：三氧化二锑5-50％，氢氧化镁3-40％，四澳双酚A 2-30％，氢氧化铝10-35％，硅酮聚合物10-55％，聚磷酸铵6-50％，水20-50％；(2)将木材阻燃液原料按照比例与水混合，搅拌后在常温下冷却制成阻燃液；(3)将木材放入制备好的阻燃液中浸渍1-6个小时；(4)待木材阻燃液参透木材后，将木材取出进行风干处理；(5)待木材风干后，在木材外部喷涂阻燃漆，在常温下自然晾干，即可对其加工制作阻燃木材制品。

中国发明专利200910075032.7公开了一种抗流失高效阻燃木材及处理方法，该木材含有碳酸盐或酸式碳酸盐与氧化物溶胶复合物。所述的氧化物溶胶包括SiO₂溶胶、Al₂O₃溶胶或SiO₂/Al₂O₃复合溶胶或过渡金属氧化物溶胶或稀土氧化物溶胶。