[发明专利]一种阻燃强化木材及其制备方法

说明书

本发明公开一种阻燃强化木材及其制备方法，涉及木材化学改性技术领域。本发明公开的阻燃强化木材，它是通过将木材浸泡在木材改性剂中，在真空加压的条件下进行真空浸渍处理，控制真空度为‑0.3～0.8MPa，压力为0.5～1.5MPa，真空浸渍时间为1.5～3h，获得真空浸渍木材，然后对真空浸渍木材进行干燥处理制得的，所述木材改性剂的原料组成为：三唑类化合物、甲基丙烯酸羟乙酯、催化剂正丁基锂、磷酸二氢铵、非离子表面活性剂、二氧化硅粉末、硅烷偶联剂、阻燃剂、聚乙二醇和水。本发明提供的阻燃强化木材具有优异的硬度、抗弯强度、冲击韧性、尺寸稳定性和阻燃性，同时具有防水性和抗流失性，延长了改性木材的使用寿命。

技术领域

本发明属于木材化学改性技术领域，尤其涉及一种阻燃强化木材及其制备方法。

背景技术

随着工业快速发展，污染越发严重，各国相继出台了限制森林砍伐的政策，以至于木材进口所需要的代价越来越大，为此我国开始大量种植杨树、杉树、橡胶树等人工速生林。人工速生林虽然生长年限较短，但和天然林相比，速生林木的密度、物理力学强度和尺寸稳定性都相对较差，限制了其在高附加值木材加工领域的应用。如何扩大人工速生林木的应用范围，采用物理或化学手段增加它们的硬度和强度，就成了木材改性领域的一个主要的研究内容。

增强速生林木的处理根据化学反应可分为三种：第一种是改性剂填充细胞腔，有机树脂作为改性剂，这种处理能够提高木材的强度降低木材的吸水性，但是不能长时间内具有疏水性，热稳定性差；第二种是在细胞壁和细胞腔内填充树脂类物质充胀，减少木材的干缩性和湿胀性，此种方法可以长时间保持木材的疏水性；第三种是最有效的方式是木材细胞壁组成成分(包括木素、纤维素和半纤维素)与阻燃强化木材中的某些基团发生化学反应，形成新的化学键，改性木材的尺寸稳定性、强度、耐久性等可以得到长时间的改善。然而，木材作为一种天然高分子材料，除了物理力学性能和尺寸稳定性较差外，还具有易燃性、易发生霉变等缺陷，限制了其应用发展。

中国发明专利CN104044193B公开了一种树脂型硅酸盐木材改性及其制备方法，是以三聚氰胺、甲醛、尿素和可溶性硅酸钠为主要原料，以聚乙烯醇和二甘醇分别为增韧剂和稳定剂而制得的，经该改性剂处理的木材的尺寸稳定性、密度、表面硬度、抗弯强度、抗弯弹性模量、冲击韧性和耐磨性得到大幅提高，同时赋予木材良好的阻燃功能，但该改性剂中可能残留有毒的三聚氰胺和甲醛，对人体和环境有害，且当使用该改性剂的木材在高温、光照或燃烧的情况下，易释放出有毒气体，不符合现在环保木材的理念。现有技术中，还有利用纳米颗粒(SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、ZnO等)直接或表面改性后，直接喷涂于木材表面或与聚合物改性制备成涂料，再经表面涂饰或浸注于木材中，赋予木材超疏水自清洁特性，但纳米颗粒在聚合物中分散不均匀，致使赋予木材的超疏水效果欠佳，且无杀菌防霉和耐候特性。利用含氟聚合物或含氟硅氧烷表面改性可以有效解决上述尚存在的耐候和超疏水自清洁问题，但涂层所需溶剂为油溶性化学物质，具有VOC释放大、污染环境的问题。

现有技术中阻燃强化木材或是毒性高、有特殊异味、抗流失能力差、VOC释放大污染环境、操作过程复杂、成本高，或是纳米颗粒的原位分散性差致使超疏水效果欠佳，或是能改善木材的防水单一性能，而多种试剂复合时又往往影响彼此间的相互效力，且增加木材处理的步骤和成本等，因此，开发一种操作简单、环境友好、成本低廉、多功能(高强度、防水、阻燃等)复合的木材改性试剂成为必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃强化木材，经过木材改性剂处理的木材具有优异的硬度、抗弯强度、冲击韧性、尺寸稳定性和阻燃性，同时具有防水性和抗流失性，延长了改性木材的使用寿命。本改性剂的原料无毒、环保，对人体和环境无公害，改善了改性木材的应用范围。