CN104760101A

CN104760101A - 一种阻燃改性木材的生产方法

Info

Publication number: CN104760101A
Application number: CN201510144724.8A
Authority: CN
Inventors: 谢刚; 周帆; 周子茜; 李珠肖
Original assignee: Binyang County Guangxi Rong Liang Novel Material Science And Technology Ltd
Current assignee: Binyang County Guangxi Rong Liang Novel Material Science And Technology Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2015-07-08

Abstract

本发明公开了一种阻燃改性木材的生产方法。该方法包括以下步骤：1.先制备阻燃剂，然后将阻燃剂加入到改性脲醛树脂液中，使其完全溶解后制得木材浸渍液；2.采用真空加压法用步骤1所得到的木材浸渍液浸渍处理待处理；3.干燥，即得。本发明的生产工艺简单，处理液可循环利用，经过处理后的木材尺寸稳定性显著提高，物理力学性能改善明显，木材增重率在20％～43％，其氧指数可提高30％～70％，而且木材的阻燃性能可以保持得更长久。

Description

一种阻燃改性木材的生产方法

技术领域

本发明涉及一种木材的改性方法，尤其是涉及到一种阻燃改性木材的生产方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展，木材在建筑工程、室内装修、家具制造、包装等行业的使用需求日益增大。目前，木质材料在建筑和室内装饰方面的利用每年超过8000万立方米。特别是近年来，我国政府开始从欧美、日本等发达国家引进木结构建筑先进制造技术和设备，更加快速地推动了我国木结构建筑的发展，木质材料消费量正以惊人的速度递增，而可供使用的资源逐年减少，在木材资源中有些品种的木材质量较差，密度小，强度低，发脆，并且极易腐烂，难以用做工业用途木材，而且木材属于可燃材料，木材的可燃性是导致火灾的重要原因。由于木质材料易燃烧，特别是燃烧中释放出大量的有毒烟气，造成重大的人员矢亡和财产损失，据火灾统计资料分析，世界各国火灾事故中，建筑物火灾占首位，且建筑物火灾中35％与木材、织物等纤维有关；而且，火灾起因虽然各异，但火势扩大、人员伤亡等都与建筑物内装修中大量使用的木质材料等可燃易燃材料有直接的关系。因此，木质材料的阻燃研究引起了世界各国的广泛关注，阻燃性成为评价木材产品的主要性能之一。

通过化学方法改性木材，是改善人工林木材和低档木材天然缺陷的有效途径，处理后的木村密度、表面硬度、耐磨性和足寸稳定性等都大幅度提高，目前我国已经广泛开展了速生材强化技术的研究。随着人们对木材质量的要求越来越高越来越全面，多功能性的木材改性技术也是木材改性发展的主要方向，不仅仅是材性的提高，同时还应该使木材具备防腐性能和阻燃等性能。目前，改性木的种类很多，虽说部分改性木具有一定的阻燃性能，但是，还远不能适应阻燃使用的需求。要想真正的达到性能的要求，还需进一步的进行阻燃处理，工序繁琐，还有可能损失改性木的部分性能。一般的阻燃剂处理木材后，还容易流失，不仅达不到长久阻燃的功能，而又对环境也造成了污染。

公开号为CNlOlOl5924的发明专利申请公开了一种木材无烟不燃改性方法，其步骤是将阻燃剂溶解在稀混和酸液中得到阻燃液，采用浸渍法、真空法和浸注法，将阻燃液渗透到木材中，当渗透深度超过 0.5mm时，停止处理，然后进行常规加工与利用，可以使木材在500～700℃条件下不冒烟不燃烧。

上述木材改性处理工艺复杂，处理时间长，改性后的木材的力学性能也不是很好，强度低，木材的尺寸稳定性差，阻燃剂容易流失，导致处理后的木材阻燃效果不明显，防腐性能低。因此，基于现状，一种既能改善木材性能，又能达到优良的阻燃效果，不会使阻燃剂造成流失的阻燃改性木制备方法，对有效地使用木材，延长木材的使用寿命，低档木材高档化应用，对我国建设资源节约型社会和环境保护具有重要战略意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃改性木材的生产方法，使得改性后的木材阻燃效果增强，密度增大，强度提高，尺寸稳定性增加。

为实现本发明的目的，本发明提供一种阻燃改性木材的生产方法，其生产步骤如下：

(1)先制备阻燃剂，然后将阻燃剂加入到改性脲醛树脂液中，使其完全溶解后制得木材浸渍液；(2) 采用真空加压法用步骤1所得到的木材浸渍液浸渍处理待处理的木材,具体步骤为：将木材放入真空加压罐中，首先抽真空，使真空加压灌内的相对真空度达到-0．080～-0.095MPa ，保持20～40min后关闭真空泵，同时导入步骤1所得到的木材浸渍液，直至真空加压罐内的相对真空度为1～1.5Mpa，开启加压泵，继续向真空加压罐内通入步骤1所得到的木材浸渍液，对木材进行加压处理，使真空加压罐内的相对压力达到2～2.5Mpa,在此压力状态下保持保持浸渍木材25～75min后，打开排液阀缓慢排出木材浸渍液，最后卸压，取出木材；(3)将浸渍处理后的木材干燥，即得。

为了达到更好的技术效果，所述的阻燃剂由以下重量份的各组分组成：磷酸氢二铵10～50份；季戊四醇8～30份；硼酸锌5～20份；水20～100份；

所述的改性脲醛树脂液由以下重量份的各组分组成：甲醛120～300份，尿素60～140份，硫脲8～12份和水300～500份；

步骤(1)中将阻燃剂与改性脲醛树脂液按照2.9～3.2:9.5～10.0的重量比例进行混合；

步骤(2)中所述的待处理的木材优选是各种人工林木材，主要包括杉木、马尾松、泡桐、扬木、桉树；

步骤(3)中所述的干燥处理是采用先在85℃干燥1.5～4.0h，再用110℃干燥3.5～5.0h，最后用122～124℃干燥1～2h的方法进行干燥处理。

经上述生产方法得到的阻燃改性木材根据GB／T2406～93 测试了木材的氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定木材的硬度，根据GB 12626.8-1990测定木材的吸水率。

本发明方法所用阻燃剂硼酸锌具有热稳定性好、低毒、低发烟性、低着色性等特点。它作为一种阻燃增效剂,具有强烈的炭化促进作用、高温下释水吸热作用和玻璃化作用；磷酸氢二铵受热分解出磷酸、偏磷酸和水等，并促进成炭覆于基材的表面起到阻燃的效果，磷酸氢二铵和硼酸锌组成的混合物也起到很好的协同作用，阻燃效果良好；季戊四醇是富碳的多羟基化合物，它可在加热条件下释放无机酸，季戊四醇主要起到协效剂的作用，和磷酸氢二铵以及硼酸锌形成的混合物能使阻燃效果提高。

本发明产生的积极效果是：

本发明本发明所使用的阻燃剂阻燃效果好，和改性脲醛树脂液也有很好的相容性，整个处理过程中，处理液可循环利用，工艺简单，不需要复杂的设备，只需一次的浸渍处理便可达到提高木村的使用性能和优良的阻燃效果，使改性木的工艺简单化。在本发明方法中将阻燃剂加入到改性脲醛树脂液中木材浸渍液，可以使阻燃剂与固化后的脲醛树脂在木材内部形成交联，从而在木材内部聚合形成填充和粘结，部分与木材细胞壁成分的羟基反应形成化学交联，经过处理后的木材尺寸稳定性显著提高，物理力学性能改善明显，木材增重率在20％～43％，其氧指数可提高30％～70％，而且木材的阻燃性能可以保持得更长久。

具体实施方式

实施例1

阻燃剂的制备(按重量份计)：一、将磷酸氢二铵25份，季戊四醇10份，硼酸锌8份和水50份混合在一起，搅拌均匀，即得；二、制备改性脲醛树脂液(按重量份计)：甲醛150份，尿素62份，硫脲8份和水350份混合在一起，搅拌均匀，即得；三、将阻燃剂21重量份加入到改性脲醛树脂液70重量份中完全溶解后得到浸渍液；四、杨木的浸渍处理：将木材放入真空加压罐中，首先抽真空，使真空加压灌内的相对真空度达到-0．085MPa，保持30min后关闭真空泵，同时导入步骤1所得到的木材浸渍液，直至真空加压罐内的相对真空度为1.3Mpa，开启加压泵，继续向真空加压罐内通入步骤1所得到的木材浸渍液，对木材进行加压处理，使真空加压罐内的相对压力达到2～2.5Mpa,在此压力状态下保持保持浸渍木材60min后，打开排液阀缓慢排出木材浸渍液，最后卸压，取出木材；五、干燥处理：首先采用85℃干燥2h，110℃干燥4h，123℃干燥1h。

本实施例制备的阻燃改性杨木，最终增重率在30％，尺寸稳定性提高了25％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性杨木氧指数提高了40％，表面硬度提高了90％，吸水率降低了70％。

实施例2

本实施方式与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下；磷酸氢二铵20份，季戊四醇15份，硼酸锌10份和水70份，其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例制备的阻燃改性杨木，最终增重率在25％，尺寸稳定性提高了20％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性杨木氧指数提高了35％，表面硬度提高了80％，吸水率降低了65％。

实施例3

本实施方式与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下；磷酸氢二铵35份，季戊四醇20份，硼酸锌15份和水85份，其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例制备的阻燃改性杨木，最终增重率在40％，尺寸稳定性提高40％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性杨木氧指数提高了60％，表面硬度提高了87％，吸水率降低了75％。

实施例4

阻燃剂的制备(按重量份计)：将磷酸氢二铵40份，季戊四醇18份，硼酸锌20份和水90份混合在一起，搅拌均匀，即得；二、制备改性脲醛树脂液(按重量份计)：甲醛200份，尿素95份，硫脲10份和水420份混合在一起，搅拌均匀，即得；三、将阻燃剂25重量份加入到改性脲醛树脂液80重量份中完全溶解后得到浸渍液；四、杨木的浸渍处理：将木材放入真空加压罐中，首先抽真空，使真空加压灌内的相对真空度达到-0.095MPa ，保持40min后关闭真空泵，同时导入步骤1所得到的木材浸渍液，直至真空加压罐内的相对真空度为1～1.5Mpa，开启加压泵，继续向真空加压罐内通入步骤1所得到的木材浸渍液，对木材进行加压处理，使真空加压罐内的相对压力达到2.3Mpa,在此压力状态下保持浸渍木材75min后，打开排液阀缓慢排出木材浸渍液，最后卸压，取出木材；五、干燥处理：首先采用85℃干燥3h，110℃干燥4.5h，123℃干燥1.5h。

本实施例制备的阻燃改性杨木，最终增重率在41％，尺寸稳定性提高45％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性杨木氧指数提高了65％，表面硬度提高了100％，吸水率降低了73％。

实施例5

本实施方式与实施例4唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下；磷酸氢二铵32份，季戊四醇17份，硼酸锌14份和水70份，其它步骤及参数与实施4完全相同。

本实施例制备的阻燃改性杨木，最终增重率在38％，尺寸稳定性提高37％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性杨木氧指数提高61％，表面硬度提高了85％，吸水率降低68％。

实施例6

本实施方式与实施例4唯一不同点是：本实施例与实施例4不同点是：步骤四使用泡桐进行改性处理。其它步骤及参数与实施方式一相同。

本实施例所制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在42％，尺寸稳定性提高42％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性泡桐氧指数提高68％，表面硬度提高90％，吸水率降低81％。

实施例7

阻燃剂的制备(按重量份计)：将磷酸氢二铵45份，季戊四醇26份，硼酸锌16份和水100份混合在一起，搅拌均匀，即得；二、制备改性脲醛树脂液(按重量份计)：甲醛220份，尿素100份，硫脲12份和水450份混合在一起，搅拌均匀，即得；三、将阻燃剂25重量份加入到改性脲醛树脂液80重量份中完全溶解后得到浸渍液；四、泡桐的浸渍处理：将木材放入真空加压罐中，首先抽真空，使真空加压灌内的相对真空度达到-0.090MPa ，保持36min后关闭真空泵，同时导入步骤1所得到的木材浸渍液，直至真空加压罐内的相对真空度为1.5Mpa，开启加压泵，继续向真空加压罐内通入步骤1所得到的木材浸渍液，对木材进行加压处理，使真空加压罐内的相对压力达到2.2Mpa,在此压力状态下保持浸渍木材65min后，打开排液阀缓慢排出木材浸渍液，最后卸压，取出木材；五、干燥处理首先采用85℃干燥4h，110℃干燥4.0h，123℃干燥2.0h。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在42％，尺寸稳定性提高48％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性泡桐氧指数提高65％，表面硬度提高100％，吸水率降低70％。

实施例8

本实施方式与实施例7唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下；磷酸氢二铵35份，季戊四醇22份，硼酸锌13份和水80份，其它步骤及参数与实施4完全相同。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在34％，尺寸稳定性提高30％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数, 根据GB 1941-1991木材硬度试验方法测定硬度，根据GB 12626.8-1990测定吸水率，可知制备的阻燃改性泡桐其氧指数提高55％，表面硬度提高75％，吸水率降低64％。

由实施例1至8得到的阻燃改性木材可知，经过处理后的木材尺寸稳定性显著提高，物理力学性能改善明显，木材增重率在20％～43％，根据GB／T2406～93 测试了其氧指数，其氧指数可提高30％～70％，而且木材的阻燃性能可以保持得更长久。

Claims

1.一种阻燃改性木材的生产方法，其特征在于：包括以下生产步骤：(1)先制备阻燃剂，然后将阻燃剂加入到改性脲醛树脂液中，使其完全溶解后制得木材浸渍液；(2)采用真空加压法用步骤1所得到的木材浸渍液浸渍处理待处理的木材,具体步骤为：将木材放入真空加压罐中，首先抽真空，使真空加压灌内的相对真空度达到-0.080～-0.095MPa ，保持20～40min后关闭真空泵，同时导入步骤1所得到的木材浸渍液，直至真空加压罐内的相对真空度为1～1.5Mpa，开启加压泵，继续向真空加压罐内通入步骤1所得到的木材浸渍液，对木材进行加压处理，使真空加压罐内的相对压力达到2～2.5Mpa,在此压力状态下保持浸渍木材25～75min后，打开排液阀缓慢排出木材浸渍液，最后卸压，取出木材；(3)将浸渍处理后的木材干燥，即得。

2.按照权利要求1所述的阻燃改性木材的生产方法，其特征在于：所述的阻燃剂由以下重量份的各组分组成：磷酸氢二铵10～50份；季戊四醇8～30份；硼酸锌5～20份；水20～100份。

3.按照权利要求1所述的阻燃改性木材的生产方法，其特征在于：所述的改性脲醛树脂液由以下重量份的各组分组成：甲醛120～300份，尿素60～140份，硫脲8～12份和水300～500份。

4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中将阻燃剂与改性脲醛树脂液按照2.9～3.2:9.5～10.0的重量比例进行混合。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的待处理的木材是各种人工林木材，主要包括杉木、马尾松、泡桐、扬木、桉树。

6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的干燥处理是采用先在85℃干燥1.5～4.0h，再用110℃干燥3.5～5.0h，最后用122～124℃干燥1～2h的方法进行干燥处理。