CN106738149B - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了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，其中制造方法如下：将木材按照所需要的尺寸规格加工制作，得实木构件；将实木构件进行脱脂及导管疏通预处理，得经预处理的实木构件；将经预处理的实木构件置于相变吸热膨胀阻燃浸渍液中进行真空压力浸渍处理，然后干燥，得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件；将填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件进行砂光整形和表面封闭保护处理，即得相变吸热的膨胀阻燃木材。由该制造方法得到的膨胀阻燃木材在木材受热过程中相变吸热、在火灾条件下形成膨胀泡沫炭层，可减少火灾发生机会、减小火灾损失。

Description

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
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。
中国发明专利201310723631.1公开了一种膨胀型水性防火阻燃涂料及其制备方法，该膨胀型水性防火阻燃涂料包括按照质量份数计的如下原料：苯丙乳液80-90份、三聚氰胺15-18份、羟甲基纤维素13-15份、碳酰胺10-12份、纳米二氧化钛7-10份、六偏磷酸钠8-12份、季戊四醇2-5份、轻质碳酸钙10-16份、微晶石蜡0.5-1份、水90-95份。
中国发明专利201410064461.5公开了一种用于木制品的水性膨胀型隔热阻燃抑烟涂料，其制备过程为：在质量百分比为25-40％的改性聚氨酯乳液中，加入质量百分比为1-10％的分散剂，在搅拌状态下，加入质量百分比为5-15％的中空玻璃粉、质量百分比为20-35％的无卤膨胀型阻燃剂、质量百分比为0.01-1％消泡剂，在搅拌均匀后，加入质量百分比为0.1-30％的水，调整至合适粘度，从而制得水性膨胀型隔热阻燃抑烟涂料。
中国发明专利201110399977.1公开了一种复合聚乙二醇相变储能材料，使用聚乙二醇作为相变储能材料；用膨胀珍珠岩粉、沸石粉、硅藻土等做多孔性吸附载体；采用的交联剂是二轻甲基二轻基乙烯基脲。
中国发明专利201410016578.6公开一种海藻酸钙/聚乙二醇酯双网络相变储能纤维及其制备方法，海藻酸钙/聚乙二醇酯双网络相变储能纤维由海藻酸钠和相变材料在交联剂和引发剂存在的条件下共聚后，凝固而成，其中海藻酸钠与相变材料的质量比为100:15-100:30；交联剂与相变材料的质量比为0.5:100-2:100；引发剂与相变材料的质量比为0.1:100-0.8:100。
虽然以上研究工作取得了一些喜人成果，但是，现有阻燃木材不能在中低温范围抑制温度快速上升、防火效率不高，因此，创制一种中低温相变吸热、高温膨胀炭层隔热保护的相变吸热膨胀阻燃木材是非常必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供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。该相变吸热的膨胀阻燃木材在木材受热过程中相变吸热、在火灾条件下形成膨胀泡沫炭层，可减少火灾发生机会、减小火灾损失。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法，包括以下步骤：
(1)将木材按照所需要的尺寸规格进行加工制作，得到实木构件；
(2)将步骤(1)所得实木构件进行脱脂及导管疏通预处理，得到经预处理的实木构件；
(3)将步骤(2)所得经预处理的实木构件置于相变吸热膨胀阻燃浸渍液中进行真空压力浸渍处理，然后干燥，使实木构件的管胞中填充相变吸热膨胀阻燃材料，得到填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件；
(4)将步骤(3)所得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件进行砂光整形和表面封闭保护处理，即得相变吸热的膨胀阻燃木材。
本发明通过在实木构件的管胞中浸注填充相变吸热膨胀阻燃材料，在正常使用情况下，浸渍填充在木材管胞中的相变吸热膨胀阻燃材料具有填充增密作用；在木材受热过程中，该相变吸热膨胀阻燃材料中的相变储能材料发生相变吸热作用，抵御温度上升，可以避免小火引发大火，有效减少火灾发生机会；在火灾条件下，该相变吸热膨胀阻燃材料中的膨胀阻燃成分形成膨胀泡沫炭层，起到隔热隔氧保护木材的作用，可有效阻滞火焰蔓延，增加消防施救逃生的时间，减小火灾损失。
作为对上述技术方案的进一步改进：
优选的，步骤(3)中，所述相变吸热膨胀阻燃浸渍液，按重量分计包括以下组分：
本发明的相变吸热膨胀阻燃材料中包含聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1500、甘露醇和半乳糖等组成的复合相变储能材料。聚乙二醇的相变温度为30-60℃、相变潜热为175J/g；甘露醇的相变温度为165℃、相变潜热为326J/g；半乳糖的相变温度为189℃、相变潜热为340J/g；该相变吸热膨胀阻燃材料相变温度分布广泛，相变潜热大，可在较大温度范围内(30-200℃)相变吸热，降温防火效果显著。同时，在火灾条件下甘露醇、半乳糖和聚乙二醇等多羟基化合物在酸源(聚磷酸铵)的催化作用下脱水形成大量的炭粒，具有隔热阻燃作用；聚乙二醇、甘露醇和半乳糖等融化形成熔体，该熔体与炭粒构成粘稠的流体，该粘稠的流体在气源(三聚氰胺)的作用下形成膨胀泡沫炭层，有效隔热隔氧，保护木材。此外，该相变吸热膨胀阻燃材料中包含明矾、硫酸亚铁铵和硫酸铁。硫酸铁、硫酸亚铁铵和明矾在木材的加热干燥过程中会在木材细胞壁上反应生成可以定向吸附聚乙二醇等相变储能材料的磁性Fe3O4纳米粒子和Al2O3纳米粒子，从而大幅度提高相变储能材料的相变潜热；在火灾情况下，这些磁性Fe3O4纳米粒子和Al2O3纳米粒子还具有抑制烟气、减小毒性的作用。
更优选的，所述相变吸热膨胀阻燃浸渍液由以下方法制备得到：
按重量份取10-40份聚乙二醇400、0.1-0.4份有机硅消泡剂HT-508、20-60份聚乙二醇600、20-60份聚乙二醇1500、15-35份甘露醇以及25-45份半乳糖依次加入分散机中，在1800-2200r/min转速下剪切分散10-20min；然后在100-200r/min转速下依次加入10-35份聚磷酸铵，1-5份季戊四醇，5-25份三聚氰胺、5-15份明矾、0.1-0.5份硫酸亚铁铵以及0.1-0.5份硫酸铁，继续在3500-4500r/min转速下剪切分散15-30min；再转入砂磨机中砂磨到细度＜1μm，即得相变吸热膨胀阻燃浸渍液。
更优选的，步骤(3)中，所述真空压力浸渍处理的具体步骤为：
将经预处理的实木构件装入真空压力浸渍处理罐中，开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.01-0.02MPa并维持20-40min；开启进液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液抽入真空压力浸渍处理罐内，使相变吸热膨胀阻燃浸渍液的液面完全覆盖实木构件，加0.5-2.0MPa压力浸渍4.0-24.0h；然后开启排液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液压力输送回储液槽；开启通气阀门完全泄压，然后再次开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.01-0.02MPa并维持5-30min，排出多余的相变吸热膨胀阻燃浸渍液；再将实木构件取出，送入木材干燥窑中进行干燥，即得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件。
优选的，步骤(2)中，所述脱脂及导管疏通预处理的具体方法如下：
将实木构件装入预处理槽中，加入脱脂预处理液覆盖实木构件，保持50-80℃温度浸泡处理8-20h；然后将实木构件从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂预处理液；用清水洗净实木构件；再将实木构件送入木材干燥窑中进行干燥，即得经预处理的实木构件。
更优选的，所述脱脂预处理液按重量份计包括以下组分：
该脱脂预处理液中包含氢氧化钠和碳酸氢铵。用氢氧化钠和碳酸氢铵对木材进行脱脂及导管疏通预处理，可以有效地消除木材细胞中阻碍溶液扩散迁移的油脂等附着物，为后期的浸注处理打开通道，提高浸注处理效率。此外，残留在木材细胞壁上的氢氧化钠也为磁性Fe3O4纳米粒子的原位附着生长提供活性位点。
优选的，步骤(4)中，所述砂光整形和表面封闭保护处理具体是指：
用砂光机对填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件进行砂光整形，然后浸入聚乙二醇-聚氨酯封闭液中浸泡10-30s，取出沥干，自然干燥，即得相变吸热的膨胀阻燃木材。聚乙二醇-聚氨酯封闭液是由丙烯酸酯与聚乙二醇聚合而成，在正常使用情况下，聚乙二醇是涂层中的成膜物质；在遇到火焰灼烧时，聚乙二醇发生相变吸热，抵御温度上升，有效保护涂层和内部材料不受火焰侵袭；聚乙二醇在涂料中具备多种角色的功用，可以有效降低成本，增加相变潜热，提高阻燃防火效率。
更优选的，所述聚乙二醇-聚氨酯封闭液由如下方法制备得到：
按重量份在反应釜中加入100份丙酮，再加入20-30份聚乙二醇6000，在搅拌下于100-120℃抽真空脱水3-4h；然后在氮气保护下搅拌，于55-65℃温度下缓慢滴加20-25份异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应2h；再加入3-4份1,4-丁二醇，并滴加0.1-0.3份二月桂酸二丁基锡催化剂，继续反应4h，即得聚乙二醇-聚氨酯封闭液。
优选的，步骤(1)中，所述木材为无腐朽虫蛀、无结巴、无开裂的杨木材。
作为一个总的技术构思，本发明另一方面提供了一种相变吸热的膨胀阻燃木材，该相变吸热的膨胀阻燃木材由上述的相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法制造得到。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明将相变吸热储能材料用于木材阻燃。在正常使用情况下，浸渍填充在木材管胞中的聚乙二醇和甘露醇等相变储能材料具有填充增密作用；在木材受热过程中，相变储能材料在30-200℃温度范围发生相变吸热作用，抵御温度上升，可以避免小火引发大火，有效减少火灾发生机会；在火灾条件下，甘露醇、半乳糖和聚乙二醇等多羟基化合物在酸源(聚磷酸铵)的催化作用下脱水形成大量的炭粒，具有隔热阻燃作用；聚乙二醇、甘露醇和半乳糖等融化形成熔体，熔体与酸源催化作用下形成的炭粒构成粘稠的流体，该流体在气源(三聚氰胺)的作用下形成膨胀泡沫炭层，具有良好的隔热隔氧保护木材的作用，可以有效阻滞火焰蔓延，增加消防施救逃生的时间，减小火灾损失。
(2)本发明选用聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1500、甘露醇和半乳糖等作为复合相变储能材料。其相变温度分布广泛，相变潜热大。聚乙二醇的相变温度为30-60℃、相变潜热为175J/g；甘露醇的相变温度为165℃、相变潜热为326J/g；半乳糖的相变温度为189℃、相变潜热为340J/g；可在较大温度范围内相变吸热，降温防火效果显著。
(3)本发明所用的相变储能材料聚乙二醇、甘露醇和半乳糖等都是多羟基化合物，其在中低温度时具有吸热降温作用，而在高温中融化成粘稠的融体，在酸(聚磷酸铵)催化下可以脱水成炭。因此，这些物质既是相变吸热材料，又是膨胀阻燃体系中的碳源，还是膨胀泡沫炭层中的融体，具有多重功能。
(4)本发明在相变吸热膨胀阻燃浸渍液中添加硫酸铁、硫酸亚铁铵和明矾。浸渍在木材中的硫酸铁、硫酸亚铁铵和明矾在木材的加热干燥过程中会在木材细胞壁上反应生成可以定向吸附聚乙二醇等相变储能材料的磁性Fe3O4纳米粒子和Al2O3纳米粒子，从而大幅度提高相变潜热；在火灾情况下，这些磁性Fe3O4纳米粒子和Al2O3纳米粒子还具有抑制烟气、减小毒性的作用。
(5)本发明木材脱脂及导管疏通预处理过程中所用的脱脂预处理液中含有氢氧化钠和碳酸氢铵。在脱脂及导管疏通预处理时，氢氧化钠和碳酸氢铵可以有效地消除木材细胞中阻碍溶液扩散迁移的油脂等附着物，为后期的浸注处理打开通道，提高浸注处理效率；而且，残留在木材细胞壁上的氢氧化钠也为磁性Fe3O4纳米粒子和Al2O3纳米粒子在木材中原位附着生长提供活性位点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
本发明的相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法及其膨胀阻燃木材的一种实施例。该相变吸热的膨胀阻燃木材是将实木构件浸渍于相变吸热膨胀阻燃浸渍液中，经干燥后，再经砂光整形和表面封闭保护处理制造得到。该相变吸热的膨胀阻燃木材可用于制作防火门、车船箱体、家具、地板等，能够有效减少火灾发生、降低火灾损失。
其具体的制造方法包括以下步骤：
(1)选取无腐朽虫蛀、无结巴、无开裂等缺陷的杨木为原料，锯解刨光成450mm×60mm×16mm的杨木板方。
(2)将步骤(1)制备的杨木板方装进预处理槽中，加入脱脂预处理液覆盖杨木板方(该脱脂预处理液由15kg乙醇和0.8kg辛基酚聚氧乙烯醚OP-10依次加入搅拌机中搅拌溶解，再依次加入1000kg水、5kg氢氧化钠、10kg碳酸氢铵和0.1kg乙二胺四乙酸二钠盐，搅拌溶解而成)，保持60℃温度浸泡处理8h；然后将杨木板方从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂预处理液；用清水洗净杨木板方；将杨木板方送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得经预处理的杨木板方。
(3)将步骤(2)所得经预处理的杨木板方装入真空压力浸渍处理罐中，开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.015MPa并维持15min；开启进液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液(该相变吸热膨胀阻燃浸渍液由如下方法配制而成：将10kg聚乙二醇400、30kg聚乙二醇600、60kg聚乙二醇1500、30kg甘露醇、30kg半乳糖和0.3kg有机硅消泡剂HT-508依次加入高速分散机中，在1000r/min转速下剪切分散15min；然后在150r/min转速下依次加入30kg聚磷酸铵(平均聚合度n＝30)，25kg三聚氰胺、5kg明矾、0.4kg硫酸亚铁铵、0.4kg硫酸铁，继续在1000r/min转速下剪切分散25min；然后转入砂磨机中砂磨到细度＜1μm，即得相变吸热膨胀阻燃浸渍液。)抽入浸注罐内，使相变吸热膨胀阻燃浸渍液的液面完全覆盖杨木板方，加1.0MPa压力浸渍3.5h；开启排液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液压力输送回储液槽(调整配比后留作下次使用)；开启通气阀门完全泄压，然后再次开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.01MPa并维持20min，排出多余的相变吸热膨胀阻燃浸渍液；然后将杨木板方取出送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的杨木板方。相变吸热膨胀阻燃材料在杨木板方中的载药率为31.4％。
(4)用砂光机对步骤(3)所制备的填充有相变吸热膨胀阻燃材料的杨木板方进行砂光整形，使杨木板方符合安装使用规范的尺寸和表面形态要求；然后浸入聚乙二醇-聚氨酯封闭液(该聚乙二醇-聚氨酯封闭液的制备方法是：在反应釜中加入100kg丙酮，再加入25kg聚乙二醇6000，在不断搅拌下于110℃抽真空脱水4h；在氮气保护下缓慢搅拌，于60℃温度下缓慢滴加22kg异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应2h；再加入3kg1,4-丁二醇，并滴加0.2kg二月桂酸二丁基锡催化剂，继续反应4h，得到聚乙二醇-聚氨酯封闭液。)中浸泡20s，取出沥干，自然干燥，获得相变吸热的膨胀阻燃杨木板方。该相变吸热的膨胀阻燃杨木板方的阻燃防火性能指标如表1所示。
实施例2：
本发明的相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法及其膨胀阻燃木材的一种实施例。该相变吸热的膨胀阻燃木材是将实木构件浸渍于相变吸热膨胀阻燃浸渍液中，经干燥后，再经砂光整形和表面封闭保护处理制造得到。该相变吸热的膨胀阻燃木材可用于制作防火门、车船箱体、家具、地板等，能够有效减少火灾发生、降低火灾损失。
其具体的制造方法包括以下步骤：
(1)选取无腐朽虫蛀、无结巴、无开裂等缺陷的杨木为原料，锯解刨光成450mm×60mm×16mm的杨木板方。
(2)将步骤(1)制备的杨木板方装进预处理槽中，加入脱脂预处理液覆盖(该脱脂预处理液由15kg乙醇和0.8kg辛基酚聚氧乙烯醚OP-10依次加入搅拌机中搅拌溶解，再依次加入1000kg水、5kg氢氧化钠、10kg碳酸氢铵和0.1kg乙二胺四乙酸二钠盐，搅拌溶解而成。)，保持60℃温度浸泡处理8h；然后将杨木板方从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂预处理液；用清水洗净杨木板方；再将杨木板方送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得脱脂预处理的杨木板方。
(3)将步骤(2)所得经脱脂预处理的杨木板方装入真空压力浸渍处理罐中，开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.015MPa并维持10min；开启进液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液(该相变吸热膨胀阻燃浸渍液由如下方法配制而成：将10kg聚乙二醇400、30kg聚乙二醇600、60kg聚乙二醇1500、30kg甘露醇、30kg半乳糖和0.3kg有机硅消泡剂HT-508依次加入高速分散机中，在1000r/min转速下高速剪切分散15min；然后在150r/min转速下依次加入30kg聚磷酸铵(平均聚合度n＝30)，25kg三聚氰胺、5kg明矾、0.4kg硫酸亚铁铵、0.4kg硫酸铁，继续在1000r/min转速下剪切分散25min；然后转入砂磨机中砂磨到细度＜1μm，即得相变吸热膨胀阻燃浸渍液。)抽入浸注罐内，使相变吸热膨胀阻燃浸渍液的液面完全覆盖杨木板方，加1.0MPa压力浸渍2.5h；开启排液阀门，将变吸热膨胀阻燃浸渍液压力输送回储液槽(调整配比后留作下次使用)；开启通气阀门完全泄压，然后再次开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.01MPa并维持30min，排出多余的相变吸热膨胀阻燃浸渍液；然后将杨木板方取出送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的杨木板方。相变吸热膨胀阻燃材料在杨木板方中的载药率为25.8％。
(4)用砂光机对步骤(3)所制备的填充有相变吸热膨胀阻燃材料的杨木板方进行砂光整形，使杨木板方符合安装使用规范的尺寸和表面形态要求；然后浸入聚乙二醇-聚氨酯封闭液(该聚乙二醇-聚氨酯封闭液的制备方法是：在反应釜中加入100kg丙酮，再加入25kg聚乙二醇6000，在不断搅拌下于110℃抽真空脱水4h；在氮气保护下缓慢搅拌，于60℃温度下缓慢滴加22kg异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应2h；再加入3kg1,4-丁二醇，并滴加0.2kg二月桂酸二丁基锡催化剂，继续反应4h，得到聚乙二醇-聚氨酯封闭液。)中浸泡20s，取出沥干，自然干燥，获得相变吸热的膨胀阻燃杨木板方。该相变吸热的膨胀阻燃杨木板方的阻燃防火性能指标如表1所示。
对比例1：
本对比例选取材质和规格与实施例1和实施例2一致的没有进行相变吸热膨胀阻燃浸注处理的杨木板方，并与实施例1和实施例2在相同条件下进行对比试验。其阻燃防火性能指标如表1所示。
表1杨木板方的阻燃防火性能指标
由表1可见，实施例1和实施例2采用本发明的制备方法制备得到的相变吸热的膨胀阻燃木材，随着相变吸热膨胀阻燃浸渍液处理过程中载药率的提高，木材的平均热容和残炭率显著增大，热释放速率峰值、热释放量、烟释放量大幅度下降。这说明本发明集成了“相变吸热抑制火苗”、“膨胀炭层隔热保护高效阻燃防火”的相变吸热的膨胀阻燃木材能够抵御火焰灼烧，有效阻滞火焰蔓延，能够有效减少火灾发生、降低火灾损失。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法，包括以下步骤：
（1）将木材按照所需要的尺寸规格进行加工制作，得到实木构件；
（2）将步骤（1）所得实木构件进行脱脂及导管疏通预处理，得到经预处理的实木构件；
（3）将步骤（2）所得经预处理的实木构件置于相变吸热膨胀阻燃浸渍液中进行真空压力浸渍处理，然后干燥，使实木构件的管胞中填充相变吸热膨胀阻燃材料，得到填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件；
（4）将步骤（3）所得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件进行砂光整形和表面封闭保护处理，即得相变吸热的膨胀阻燃木材；
步骤（3）中，所述相变吸热膨胀阻燃浸渍液，按重量份计包括以下组分：
聚乙二醇400 10-40份
有机硅消泡剂HT-508 0.1-0.4份
聚乙二醇600 20-60份
聚乙二醇1500 20-60份
甘露醇 15-35份
半乳糖 25-45份
聚磷酸铵 10-35份
季戊四醇 1-5份
三聚氰胺 5-25份
明矾 5-15份
硫酸亚铁铵 0.1-0.5份
硫酸铁 0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述相变吸热膨胀阻燃浸渍液由以下方法制备得到：
按重量份取10-40份聚乙二醇400、0.1-0.4份有机硅消泡剂HT-508、20-60份聚乙二醇600、20-60份聚乙二醇1500、15-35份甘露醇以及25-45份半乳糖依次加入分散机中，在1800-2200 r/min转速下剪切分散10-20min；然后在100-200 r/min转速下依次加入10-35份聚磷酸铵，1-5份季戊四醇，5-25份三聚氰胺、5-15份明矾、0.1-0.5份硫酸亚铁铵以及0.1-0.5份硫酸铁，继续在3500-4500r/min转速下剪切分散15-30min；再转入砂磨机中砂磨到细度＜1μm，即得相变吸热膨胀阻燃浸渍液。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤（3）中，所述真空压力浸渍处理的具体步骤为：
将经预处理的实木构件装入真空压力浸渍处理罐中，开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.01-0.02MPa并维持20-40min；开启进液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液抽入真空压力浸渍处理罐内，使相变吸热膨胀阻燃浸渍液的液面完全覆盖实木构件，加0.5-2.0MPa压力浸渍4.0-24.0h；然后开启排液阀门，将相变吸热膨胀阻燃浸渍液压力输送回储液槽；开启通气阀门完全泄压，然后再次开启真空泵抽真空，保持罐内压力为0.01-0.02MPa并维持5-30min，排出多余的相变吸热膨胀阻燃浸渍液；再将实木构件取出，送入木材干燥窑中进行干燥，即得填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（2）中，所述脱脂及导管疏通预处理的具体方法如下：
将实木构件装入预处理槽中，加入脱脂预处理液覆盖实木构件，保持50-80℃温度浸泡处理8-20h；然后将实木构件从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂预处理液；用清水洗净实木构件；再将实木构件送入木材干燥窑中进行干燥，即得经预处理的实木构件。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述脱脂预处理液按重量份计包括以下组分：
氢氧化钠 3-6份
碳酸氢铵 8-12份
乙醇 10-20份
辛基酚聚氧乙烯醚OP-10 0.5-1份
乙二胺四乙酸二钠盐 0.1-0.2份
水 1000份。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（4）中，所述砂光整形和表面封闭保护处理具体是指：
用砂光机对填充有相变吸热膨胀阻燃材料的实木构件进行砂光整形，然后浸入聚乙二醇-聚氨酯封闭液中浸泡10-30s，取出沥干，自然干燥，即得相变吸热的膨胀阻燃木材。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述聚乙二醇-聚氨酯封闭液由如下方法制备得到：
按重量份在反应釜中加入100份丙酮，再加入20-30份聚乙二醇6000，在搅拌下于100-120℃抽真空脱水3-4h；然后在氮气保护下搅拌，于55-65℃温度下缓慢滴加20-25份异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应2h；再加入3-4份1,4-丁二醇，并滴加0.1-0.3份二月桂酸二丁基锡催化剂，继续反应4h，即得聚乙二醇-聚氨酯封闭液。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤（1）中，所述木材为无腐朽虫蛀、无结巴、无开裂的杨木材。
9.一种相变吸热的膨胀阻燃木材，其特征在于：所述膨胀阻燃木材由权利要求1-8中任一项所述的相变吸热的膨胀阻燃木材的制造方法制造得到。
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