[发明专利]改性复合木质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合木质材料及制备方法，特别是涉及可提高劣质木材物理性能、机械性能，使劣质木材达到优质木材性能的一种改性复合木质材料及其制备方法。

背景技术

木质材料改性是指应用当代物理、化学技术，对木材进行处理，克服劣质木材的缺陷，提高其物理、力学、防腐、抗老化等性能，延长使用寿命，即提高木材的使用档次和商业价值。通过改性处理后的木材可以应用于改性前无法应用的领域，如：实木及实木复合地板、家具、木制防火门、防火木龙骨，各种板材，集装箱底板等多种使用领域。

    在二战期间，美国林产品实验室研究成功用酚醛树脂浸渍单板制成层积复合材制造飞机螺旋桨；60年代初，苏联和美国开始使用γ射线辐射引发聚合浸渍入木材中的烯烃类单体，从而得到性能优良的木塑复合材。

    在近十年以来国际上对杨木进行过强化研究的有：Feist和Rowell（1991）对杨木心材采用乙酰化、甲基丙烯酸甲酯浸渍聚合和先乙酰化再用甲基丙烯酸甲酯浸渍聚合三种处理方法进行对比研究。M.Lawniczak（1994）对欧洲山杨木材密度及树干位置与苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯浸渍性能的影响关系进行研究。Umit C.Yildiz等人（2005）分别用苯乙烯（St），甲基丙烯酸甲酯（MMA），St/MMA全浸渍、半浸渍、四分之一浸渍白杨，制备WPC，结果发现St/MMA处理材的抗压强度和静曲强度均比MMA和St处理材有明显提高。以上木质材料改性剂均采用有毒有害的有机高分子手段，不但引进有毒害的物质，不利于健康和环保，而且增加了木材的可燃烧性。

    以上木质材料改性剂均采用有机高分子手段，不但在改性加工过程中和产品中引进有毒害的物质，不利于环保，而且增加木材的可燃性。

发明内容

为解决已有技术存在的问题，本发明提出一种采用无机分子材料，对木材进行改性处理，使木材的物理、力学、防火性能有显著提高的一种改性复合木质材料及其制备方法。

为实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：改性复合木质材料，在木质材料中加入原料和流体媒介，其原料是含有硅、氮、磷、镁、硼的中的至少三种以上元素的化合物原料；流体媒介包括水、甲醇、乙醇；化合物原料和流体媒介的质量比是 硅化合物0~12：氮化合物0~50：磷化合物0~50：镁化合物0~50：硼化合物0~12：流体媒介20~80；木质材料是软木、速生木或是劣质木材。

改性复合木质材料的制备方法，采用化合物原料和液体媒介混合：化合物原料和液体媒介加入反应釜进行搅拌混合直到混合均匀，所采用的混合过程包括：常温常压进行搅拌混合；常温加压1.1~3.5 ATM进行搅拌混合；加温30℃~120℃常压搅拌混；加温30℃~120℃、加压1.1~3.5 ATM搅拌混合，混合时间为1~24小时。冷却、固液分离：混合结束后，将上述得到的混合物导入冷却系统，利用循环冷却水进行冷却，然后进行固液分离，所得液体为液体改性剂。木质材料与液体改性剂复合：液体改性剂通过吸附、去挥发份过程加入到木材的纤维空隙中，获得改性复合木质材料。

本发明的有益效果是：利用具有良好渗透力的分子/近分子级的改性剂，将木材增强改性材料在分子~近分子水平引入木纤维间的空隙，起到木纤维加固的作用，将劣质木材转化为与高品质木材相媲美的改性复合木材，实现变废为宝、资源有效利用，为解决木材资源严重短缺的问题提供有效的手段。采用含有硅、氮、磷、镁、硼元素的多组份原料，在流体媒介中经过混合过程制备成具有良好渗透力的木材改性剂。这样获得的改性复合木质材料具有优越的穿透木纤维间微观空隙的深入渗透功能，制备出物理性能优越的改性复合木质材料，具有可部分替代贵重木材的应用价值。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

具体实施方式

改性复合木质材料，在木质材料材中加入含有硅、氮、磷、镁、硼元素中的至少三种以上的原料，原料是含有硅、氮、磷、镁、硼的中的至少三种以上元素的化合物原料；流体媒介包括水、甲醇、乙醇；化合物原料和流体媒介的质量比是 硅化合物0~12：氮化合物0~50：磷化合物0~50：镁化合物0~50：硼化合物0~12：流体媒介20~80；所述的木质材料是软木、速生木或是劣质木材；改性剂是具有良好渗透力的分子或近分子级的改性剂。

在木质材料中加入的硅原料包括：二氧化硅、硅酸钠、八(四甲基铵)Q8。