[发明专利]一种简单制造绿色环保阻燃木材且同时提高其力学性能的方法

说明书

本发明涉及一种简单制造绿色环保阻燃木材且同时提高其力学性能的方法，属于材料加工技术领域。将一份尿嘧啶和40～100份溶剂加入到玻璃容器中，控制反应器的温度为50～90℃，保温搅拌10min(分钟)～2h(小时)；将1～5份植酸加入到玻璃容器中，搅拌10min～1h。将一定形状的木材浸泡在玻璃容器的溶液中30min～3h后取出，用蒸馏水、乙醇多次洗涤，然后烘干，获得力学性能提高的阻燃木材。本发明操作简单，只需要把木材浸泡在植酸和尿嘧啶的混合溶液中就能实现绿色阻燃的目的，十分适合扩大生产，且该木材的力学性能也得到了提升。

技术领域

本发明涉及一种简单制造绿色环保阻燃木材且同时提高其力学性能的方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

木材是地球上最丰富，最古老和可持续生长的天然材料之一。木材具有重量轻，强度高，成本低等优点，因此广泛用于建筑材料，热力能源，运输，家具和装饰等行业。然而，木材的易燃性限制了其在建筑材料和家具领域的应用，尤其是在人口密集的地区。因此，需要对木制品进行阻燃处理。传统的阻燃木材制备方法是通过物理渗透将卤化阻燃剂，酚醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂浸渍到木材孔中。但是，这些化合物不断地释放出有害的有机化合物，例如卤素，甲醛和酚，不符合绿色环保和健康要求。国内外不少研究人员使用生物矿物鸟粪石渗透技术、制备镁铝层双氢氧化物(LDH)涂层或将蒙脱石粘土浸渍到木材细胞壁中来制备具有阻燃性的环保木材。然而，过多的鸟粪石导致木材的力学性能降低，纳米涂料和粘土对于工业化而言可能过于昂贵。因此，迫切需要以一种环保，低成本和便捷的方式获得具有增强力学性能的阻燃木材。本发明以常见的杨木作为研究对象。杨木大约由40-50％的纤维素，20-35％的半纤维素和15-30％的木质素以及一些纤维衍生物组成。纤维素和木质素被广泛用作膨胀型阻燃剂(IFR)系统中的生物质碳源。通常，IFR主要包含酸源，气源和碳源三部分。为了形成膨胀型阻燃体系，仍需要绿色环保的酸源和气源。

植酸(Phytic acid)，是从植物种籽中提取的一种有机磷酸类化合物，分子式C₆H₁₈O₂₄P₆。本品为淡黄色至淡褐色浆状液体，易溶于水、乙醇和丙酮。植酸是一种强酸，具有很强的螯合能力，有6个带负电的磷酸根基团。植酸因其具有生物相容性，可再生和富含磷的特性，十分适合作为阻燃添加材料，从而引起了人们广泛的关注。且植酸是从谷物，豆类中蒸馏得到的，十分环保。PA作为一种酸源，能够与带正电荷的分子相互作用，这使其被广泛用于构筑层层自组装(LbL)阻燃，合成聚电解质络合物阻燃等体系中。

尿嘧啶(Uracil)的形貌是白色或浅黄色针状结晶，化学式为C₄H₄N₂O₂，熔点为338℃，易溶于热水，溶于稀氨水，微溶于冷水，不溶于乙醇和乙醚。尿嘧啶是RNA特有的碱基，是组成RNA四种构成的碱基之一。含氮碱是自然界中具有良好热稳定性的含氮物质，可以像三聚氰胺一样在燃烧过程中释放出气体，因此尿嘧啶可以作为IFR的气体源。Wang等人使用尿嘧啶作为生物基气源来调节聚丙烯中IFR的效率(Wang Z,Liu Y,Li J.Regulatingeffects of nitrogenous bases on the char structure and flame retardancy ofpolypropylene/intumescent flame retardant composites[J].ACS SustainableChem.Eng.2017,5(3),2375-2383)。目前并没有利用植酸作为膨胀阻燃体系中的酸源，尿嘧啶作为气源阻燃木材的研究，本发明为环保阻燃木材提供了一种新的，简单的，可工业化的制造方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种简单快捷制造绿色环保阻燃木材且增强其力学性能的方法。

本发明的植酸作为膨胀阻燃体系中的酸源，尿嘧啶作为气源，借助于杨木自身的纤维素、木质素作为碳源，三者再通过氢键作用结合起来，构成了绿色膨胀阻燃体系。