CN109397438A - 一种阻燃竹材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阻燃竹材，通过以下步骤制备：（1）经粗加工的竹材原料在室温～100℃的水溶液1中浸泡0.5～90小时；（2）室外自然干燥至含水率20%～80%；（3）在室温～100℃的水溶液2中浸泡2～72小时；（4）转移至酸性水溶液中进行中和，中和过程中分批加入酸性调节剂，最终调节至中性；（5）最后进行充分气干。本发明制备的阻燃竹材具有阻燃效果优异，发烟量小，且制备工艺环保，适合批量化生产。

Description

一种阻燃竹材及其制备方法
技术领域
本发明涉及家居建材用竹材，提供一种阻燃竹材及其制备方法。
背景技术
我国竹材资源丰富，对竹材的利用也可追溯到新石器时期，由于生长快、综合力学性能好，是一种绿色环保的可持续天然材料。而由于轴向强度高，被誉为“植物钢筋”，竹材可以用于建筑，构筑全竹房屋。
竹材用于建筑也有悠久的历史，其强度高、取材丰富、易造型的特点，使得当代的建筑设计师越来越青睐竹材。竹材作为建筑材料，首先需要解决开裂、生虫、生霉的问题，这也是目前针对这一领域研究最多的课题，上述问题也基本得到了有效解决。竹材和木材都属于天然材料，而且其化学构成基本形似，所以干燥的竹材同样具有易燃性，为了使得竹材在建筑领域有更广的应用，竹材的易燃问题有必要得到尽快解决。
无机阻燃剂主要是把具有本质阻燃性的无机元素以单质或化合物的形式添加到被阻燃的基材中，利用热分解时吸收大量热量，且放出水蒸气或二氧化碳而起到抑制材料燃烧的效果。无机阻燃剂具有价格低廉，来源广泛，无毒、无腐蚀，在燃烧时不造成二次污染等优点。
由于竹材是天然的多孔材料，孔隙内可以吸附或沉积无机填料，本发明利用分步反应的方式将无机阻燃剂引入到竹材内部，起到阻燃效果的同时，不会引起竹材性能下降，反倒能填充竹材空隙而起到防止收缩变形的作用。
本发明提供一种阻燃竹材及其制备方法，采用原位反应原理引入无机阻燃剂，具有经济环保的特点。
本发明有以下有益效果：工艺方案经济环保，且适合竹材的批量化处理；处理后的竹材具有良好的阻燃和抑烟效果，综合阻燃性能优异。
发明内容
本发明的目的是解决竹材的易燃问题，尤其针对建筑、装修和家具用竹材，为了达到该目的，本发明提供以下技术方案：
一种阻燃竹材及其处理方法，其特征在于由以下步骤处理得到：（1）经粗加工的竹材原料在室温～100℃的水溶液1中浸泡0.5～90小时；
（2）室外自然干燥至含水率20%～80%；
（3）在室温～100℃的水溶液2中浸泡2～72小时；
（4）转移至酸性水溶液中进行中和，中和过程中分批加入酸性调节剂，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
所述的竹材原料可以是但不限于以下品种，品种可以是毛竹、慈竹、雷竹、麻竹、巨龙竹、苦主、金镶玉竹、孝顺竹、箭竹、斑竹、白夹竹、青皮竹、刺竹、龟甲竹、实心竹、桂竹、箭竹、方竹、茶杆竹、粉单竹、佛肚竹、罗汉竹、刚竹或黄竹。
所述的水溶液1的溶质为硫酸铝、明矾、氯化铝、硝酸铝、氯化镁、葡萄糖酸镁、硫酸镁、硝酸镁、硼酸钠、氯化钙、氯化钠中的至少一种。
所述的水溶液1，其溶质的质量分数为5%～40%。
所述的水溶液2中溶质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾中的至少一种。
所述的水溶液2，其溶质的质量分数为0.5%～6%。
所述的酸性水溶液初始PH值介于3-6，所述的酸性调节剂为醋酸、柠檬酸、草酸中的至少一种。
本发明提供一种阻燃竹材及其处理方法，采用原位反应原理引入无机阻燃剂，具有经济环保的特点。
本发明有以下有益效果：工艺方案经济环保，且适合竹材的批量化处理；处理后的竹材具有良好的阻燃和抑烟效果，综合阻燃性能优异。依据《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对本专利阻燃竹材进行测试，测试结果符合《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》中判定的A级，属于不燃材料。采用锥形量热法测得本专利阻燃竹材的总生烟量（TSR）小于2.3m2/m2。测试结果显示本专利阻燃竹材阻燃性能达到不燃级别，且发烟量小，可以是建筑、家具、装修和地板用竹材的安全选择。
具体实施例
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将采伐的楠竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为34℃、质量分数为20%的硝酸铝水溶液中浸泡5小时；
（2）室外自然干燥至含水率20%；
（3）温度为室温、质量分数为2%的碳酸钠水溶液中浸泡10小时；
（4）转移至初始PH值为3的醋酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入醋酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A2级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为2.3 m2/m2。
实施例2
将采伐的楠竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为60℃、质量分数为30%的硝酸铝水溶液中浸泡22小时；
（2）室外自然干燥至含水率35%；
（3）温度为室温、质量分数为1%的氢氧化钠水溶液中浸泡2小时；
（4）转移至初始PH值为5的醋酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入醋酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A1级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为2.0 m2/m2。
实施例3
将采伐的苦竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为75℃、总质量分数为20%的硝酸铝和硫酸镁混合水溶液（硝酸铝和硫酸镁质量比为4：1）中浸泡5小时；
（2）室外自然干燥至含水率53%；
（3）温度为50、浓度为8%的碳酸氢钠水溶液中浸泡10小时；
（4）转移至初始PH值为3的醋酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入醋酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A1级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为1.8m2/m2。
实施例4
将采伐的麻竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为90℃、质量分数为25%的葡萄糖酸镁水溶液中浸泡57小时；
（2）室外自然干燥至含水率60%；
（3）温度为室温、浓度为0.6%的氢氧化钾水溶液中浸泡40小时；
（4）转移至初始PH值为6的草酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入醋酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A1级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为1.6m2/m2。
实施例5
将采伐的龙竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为55℃、总质量分数为40 %的硝酸铝和氯化镁混合水溶液（硝酸铝和氯化镁质量比为5：3）中浸泡90小时；
（2）室外自然干燥至含水率80%；
（3）温度为室温、质量分数为0.5%的氢氧化钠和氢氧化钾水溶液（氢氧化钠和氢氧化钾质量比为1：1）中浸泡72小时；
（4）转移至初始PH值为3的柠檬酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入草酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A1级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为1.3 m2/m2。
实施例6
将采伐的楠竹经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为室温、质量分数为5%的氯化铝水溶液中浸泡0.5小时；
（2）室外自然干燥至含水率30%；
（3）温度为100℃、浓度为2%的碳酸钠水溶液中浸泡2小时；
（4）转移至初始PH值为3的醋酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入醋酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A2级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为2.3 m2/m2。
实施例7
将采伐的慈竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为50℃、质量分数为30%的氯化镁水溶液中浸泡35小时；
（2）室外自然干燥至含水率60%；
（3）温度为45℃、浓度为3%的碳酸钠水溶液中浸泡30小时；
（4）转移至初始PH值为2的醋酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入醋酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A1级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为1.5m2/m2。
实施例8
将采伐的刚竹原料经粗加工后，按照一下步骤进行处理：
（1）在温度为40℃、浓度为30%的氯化钙水溶液中浸泡70小时；
（2）室外自然干燥至含水率50%；
（3）温度为60℃、浓度为6%的碳酸氢钠水溶液中浸泡40小时；
（4）转移至初始PH值为4的醋酸水溶液中进行中和，中和过程中分批加入草酸，最终调节至中性；
（5）最后进行充分气干。
将气干后的阻燃竹材裁切、拼接为符合测试要求的尺寸，按照
《GB/T 5464-2010 建筑材料不燃性试验方法》、《GB/T 14402-2007建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》、《GB/T 20284-2006 建筑材料或制品的单体燃烧试验》所规定的方法对试样进行测试，测试结果对照《GB 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果为A1级，锥形量热仪测得的总发烟量（TSR）为1.1 m2/m2。

Claims (8)

1.一种阻燃竹材，其特征在于由以下步骤制备得到：（1）经粗加工的竹材原料在室温～100℃的水溶液1中浸泡0.5～90小时；（2）室外自然干燥至含水率20%～80%；（3）在室温～100℃的水溶液2中浸泡2～72小时；（4）转移至酸性水溶液中进行中和，中和过程中分批加入酸性调节剂，最终调节至中性；（5）最后进行充分气干。
2.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所用的竹材原料可以是但不限于以下品种，品种可以是毛竹、慈竹、雷竹、麻竹、巨龙竹、苦主、金镶玉竹、孝顺竹、箭竹、斑竹、白夹竹、青皮竹、刺竹、龟甲竹、实心竹、桂竹、箭竹、方竹、茶杆竹、粉单竹、佛肚竹、罗汉竹、刚竹或黄竹。
3.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所述的水溶液1中的溶质为硫酸铝、明矾、氯化铝、硝酸铝、氯化镁、葡萄糖酸镁、硫酸镁、硝酸镁、硼酸钠、氯化钙、氯化钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所述的水溶液1的溶质质量分数为5%～40%。
5.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所述的水溶液2的溶质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所述的水溶液2的溶质质量分数为0.5%～6%。
7.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所述的酸性水溶液初始PH值介于3-6。
8.根据权利要求1所述的阻燃竹材，其特征在于所述的酸性调节剂为醋酸、柠檬酸、草酸中的至少一种。
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