CN111844300B - 一种防火木材处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种防火木材处理方法，在进行超声高压浸渍前，先对木材进行真空微波加热处理，能够显著提升木材的渗透率，为浸渍液提供良好的浸渍通道，使得浸渍更加均匀迅速；通过预处理、超声高压浸渍、烘干、喷涂防火涂层等步骤，改变了木材的燃点和易燃、易潮特性，制备的木材燃烧增长速率指数为45‑80W/s，600s内总热释放量为3.2‑5.6MJ，烟尖高度为36‑63(Fs)/mm，实施例三的提供的防火木材处理方法处理后的木材防火性能最优，其燃烧增长速率指数45W/s，600s内总热释放量仅3.2MJ，烟尖高度(Fs)仅36mm，均优于国家B1级标准。

Description

一种防火木材处理方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是一种防火木材处理方法。
背景技术
木材作为常用建筑与装修材料，是传统的建筑材料，在古建筑和现代建筑中都得到了广泛应用，对于现代建材来说，最注重的是建材的安全性，而木材为最常见的易燃物，安全隐患也最为明显，木材的防火处理工艺愈发得到重视，木材防火性能的优化提升成为建材领域发展的趋势。
为了提高木材及其制品的火灾安全性，常需要对其进行阻燃处理。根据木材的性质和用途，对木材的防护阻燃处理一般采用表面涂敷法和浸渍法，所采用阻燃剂多为无机阻燃剂，防火效果不高，且会出现吸潮渗出的问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种防火木材处理方法，通过对现有阻燃剂化学成分的调整，使得防火木材的燃点提高、防潮性能提升，保证木材中的阻燃剂不易因受潮渗出，防止因受潮降低防火效果且污染环境。
具体技术方案是：
一种防火木材处理方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:10～15充分混合所得。
(2)木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至50～100Pa，然后微波加热至100～130℃，维持5～10min后降温至50～70℃预备浸泡。
(3)木材超声高压浸渍，向浸渍罐中注入过量步骤(1)制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至0.9～1.1MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为15～30min。
(4)木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理5～10min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在65～70℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到5～7％。
(5)制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液4～6份、改性松香聚酯4～6份、醋酸丁酯10～15份、聚硅氧烷乳液5～7份、水溶性纤维15～20份、碳酸氢钠20～25份、自来水40～60份，将原料放入反应容器中，在85～95℃的温度下，以750～800r/min的搅拌速度匀速搅拌4～5h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层。
(6)喷涂防火涂层，将步骤(5)得到的防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔1～2h。
进一步地，氟磷阻燃剂与木材的质量比为1～3:20。
进一步地，步骤(1)中，自来水的含量为原料总量的56～65％。
进一步地，步骤(5)中，自来水的含量为原料总量的41～43％。
进一步地，步骤(5)中，聚氧化乙烯乳液、改性松香聚酯、醋酸丁酯的用量比为2:2:5。
本发明获得的有益效果：
(1)在进行超声高压浸渍前，先对木材进行真空微波加热处理，能够显著提升木材的渗透率，为浸渍液提供良好的浸渍通道，使得浸渍更加均匀迅速。
(2)用自来水配制浸渍液和防火涂层，极大的节约了制造成本。
(3)由表1可知，本发明实施例一至实施例五制备的防火木材的防火性能均达到国家GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中B1级标准，其中，经过本发明方法制备的木材燃烧增长速率指数为45-80W/s，600s内总热释放量为3.2-5.6MJ，烟尖高度为36-63(Fs)/mm，实施例三的提供的防火木材处理方法处理后的木材防火性能最优，其燃烧增长速率指数45W/s，600s内总热释放量仅3.2MJ，烟尖高度(Fs)仅36mm，均优于国家B1级标准。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例一：
一种防火木材处理方法，具体步骤如下：制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:10充分混合所得；木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至50Pa，然后微波加热至100℃，维持5min后降温至50℃预备浸泡；木材浸泡，向浸渍罐中注入过量制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至0.9MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为15min；木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理5min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在65℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到5％；制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液4份、改性松香聚酯4份、醋酸丁酯10份、聚硅氧烷乳液5份、水溶性纤维15份、碳酸氢钠20份、自来水40份，将原料放入反应容器中，在85℃的温度下，以750r/min的搅拌速度匀速搅拌4h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层；喷涂防火涂层，将防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔1h。
实施例二：
一种防火木材处理方法，具体步骤如下：制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:12充分混合所得；木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至60Pa，然后微波加热至110℃，维持6min后降温至55℃预备浸泡；木材浸泡，向浸渍罐中注入过量制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至0.95MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为18min；木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理6min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在66℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到5.5％；制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液4.5份、改性松香聚酯4.6份、醋酸丁酯12份、聚硅氧烷乳液5.5份、水溶性纤维16份、碳酸氢钠22份、自来水45份，将原料放入反应容器中，在87℃的温度下，以760r/min的搅拌速度匀速搅拌4.3h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层；喷涂防火涂层，将防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔1.4h。
实施例三：
一种防火木材处理方法，具体步骤如下：制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:13充分混合所得；木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至75Pa，然后微波加热至120℃，维持8min后降温至60℃预备浸泡；木材浸泡，向浸渍罐中注入过量制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至1.0MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为23min；木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理8min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在67℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到6％；制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液5份、改性松香聚酯5份、醋酸丁酯13份、聚硅氧烷乳液6份、水溶性纤维18份、碳酸氢钠23份、自来水50份，将原料放入反应容器中，在90℃的温度下，以780r/min的搅拌速度匀速搅拌4.5h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层；喷涂防火涂层，将防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔1.6h。
实施例四：
一种防火木材处理方法，具体步骤如下：制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:14充分混合所得；木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至90Pa，然后微波加热至125℃，维持9min后降温至65℃预备浸泡；木材浸泡，向浸渍罐中注入过量制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至1.05MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为26min；木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理9min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在68℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到6.5％；制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液5.5份、改性松香聚酯5.5份、醋酸丁酯14份、聚硅氧烷乳液6.5份、水溶性纤维19份、碳酸氢钠24份、自来水55份，将原料放入反应容器中，在92℃的温度下，以790r/min的搅拌速度匀速搅拌4.8h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层；喷涂防火涂层，将防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔1.8h。
实施例五：
一种防火木材处理方法，具体步骤如下：制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:15充分混合所得；木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至100Pa，然后微波加热至130℃，维持10min后降温至70℃预备浸泡；木材浸泡，向浸渍罐中注入过量制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至1.1MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为30min；木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理10min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在70℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到7％；制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液6份、改性松香聚酯6份、醋酸丁酯15份、聚硅氧烷乳液7份、水溶性纤维20份、碳酸氢钠25份、自来水60份，将原料放入反应容器中，在95℃的温度下，以800r/min的搅拌速度匀速搅拌5h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层；喷涂防火涂层，将防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔2h。
实施例六：
将实施例一至五提供的防火木材处理方法制备的木材进行性能测定，测定其处理后的木材防火性能，结果参见表1。
表1：实施例一至五制备的防火木材的木材防火性能
序号 燃烧增长速率指数/W/s 600s内总热释放量/MJ 烟尖高度(Fs)/mm
实施例一 80 5.6 63
实施例二 65 4.8 55
实施例三 45 3.2 36
实施例四 56 3.9 49
实施例五 72 4.5 57
国家标准(B1) 120≤ 7.5≤ 150≤
防火性能测定方法：根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中B1级要求进行检测。
由表1可知，本发明实施例一至实施例五制备的防火木材的防火性能均达到国家GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中B1级标准，其中，经过本发明方法制备的木材燃烧增长速率指数为45-80W/s，600s内总热释放量为3.2-5.6MJ，烟尖高度为36-63(Fs)/mm，实施例三的提供的防火木材处理方法处理后的木材防火性能最优，其燃烧增长速率指数45W/s，600s内总热释放量仅3.2MJ，烟尖高度(Fs)仅36mm，均优于国家B1级标准。
综上所述，本发明提供的技术方案使得防火木材达到国家GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中B1级标准的同时优于国家B1级标准。

Claims (5)

1.一种防火木材处理方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)制备浸渍液，所述浸渍液由硼酸钠、水性膨润土、氟磷阻燃剂、自来水按重量比1:2:5:10～15充分混合所得，
(2)木材的预处理，将木材放入浸渍罐中，然后将浸渍罐密闭并抽真空至50～100Pa，然后微波加热至100～130℃，维持5～10min后降温至50～70℃预备浸泡，
(3)木材浸泡，向浸渍罐中注入过量步骤(1)制备好的浸渍液，然后将浸渍罐缓慢加压至0.9～1.1MPa，并伴随超声波处理，观察浸渍罐内的浸渍液液面，当浸渍液被吸收至不能完全淹没木材时，需要反复注入浸渍液并反复加压，超声高压浸渍的总时间为15～30min，
(4)木材烘干，浸渍完成后，先解除高压状态并导出浸渍罐内的浸渍液，再对浸渍罐进行抽真空处理5～10min，解除真空状态后取出木材放入烘干机，在65～70℃下的温度下烘干，直至木材的含水量达到5～7％，
(5)制备防火涂层，所述防火涂层由以下重量份的原料制成：聚氧化乙烯乳液4～6份、改性松香聚酯4～6份、醋酸丁酯10～15份、聚硅氧烷乳液5～7份、水溶性纤维15～20份、碳酸氢钠20～25份、自来水40～60份，将原料放入反应容器中，在85～95℃的温度下，以750～800r/min的搅拌速度匀速搅拌4～5h，搅拌完毕后即得到所述防火涂层，
(6)喷涂防火涂层，将步骤(5)得到的防火涂层高温喷涂到浸泡后的木材表面，喷涂两遍，每遍间隔1～2h。
2.根据权利要求1所述的一种防火木材处理方法，其特征在于：所述氟磷阻燃剂与木材的质量比为1～3:20。
3.根据权利要求1所述的一种防火木材处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中，自来水的含量为原料总量的56～65％。
4.根据权利要求1所述的一种防火木材处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中，自来水的含量为原料总量的41～43％。
5.根据权利要求1所述的一种防火木材处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中，聚氧化乙烯乳液、改性松香聚酯、醋酸丁酯的用量比为2:2:5。
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