[发明专利]一种纳米氢氧化物木材复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米氢氧化物木材复合材料及其制备方法。

背景技术

目前我国资源环境面临着非常严峻的挑战，不可再生资源日益枯竭，环境不堪重负，为保证经济可持续发展，应充分利用可再生、无污染的生物质资源和生物质材料。木材是目前唯一可循环再生的工程材料，利用丰富的木材资源开发环境友好和可循环利用的生物基材料，对于节能减排、发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义。随着我国在1998年开始实施天然林保护工程，优质木材供需矛盾急剧加大，连续多年我国木材进口量超过消费量的40 %，木材安全已迫在眉睫。而我国具有丰富的速生林木材资源，且目前正在加快速生林产业建设以增加木材的有效供给，但速生林木材由于(1)材质疏松导致的力学性能差；(2)易燃烧性的缺点，使速生林木材的应用范围受到严重限制，影响了速生林木材的应用前景，大大限制了木材产业和林产业的可持久发展。因此对速生林木材进行改性提高其力学性能和阻燃性能，使低质材料高性能化，对于我国加快实现低碳绿色经济，缓解我国经济可持续发展的资源与环境两大“瓶颈”压力，具有重要的理论价值和应用前景。

目前科研工作者已进行了大量研究，对木材进行物理、化学和力学等功能性改良以实现低质木材的高性能化。针对木材尺寸稳定性和力学性能差的缺点，国内外学者的研究热点是将无机纳米材料SiO₂ （B.Mahltig, C.Swaboda, A.Roessler, H.Bottcher. Functionalising wood by nanosol application. J. Mater. Chem. 2008. 18: 3180-3192.）、TiO₂ （Miyafuji. H, Saka. S. Fire-resisting properties in several TiO₂ wood-inorganic composites and their top chemistry. Wood Science and Technology 1997. 31:449-455）.和CaCO_3（袁光明, 刘元, 胡云楚, 吴志平. 杉木/纳米碳酸钙复合材料制备及性能分析. 中南林业科技大学学报  2009. 29(4): 83-87.）等作为增强体分散到木材基质中来获得一种高力学性能的复合材料。对木材的防火保护主要是使用阻燃材料如(NH₄)₃PO₄ （C. S. Chuang, K.C. Tsai, M. K. Wang, C. C. Ou, C. H. Ko, I. L. Shiau. Effects of intumescent formulation for acrylic-based coating on flame-retardancy of painted red lauan (Parashorea spp.) thin plywood .Wood Sci Technol 2008. 18(4): 593–607.）、硼酸和硼砂对木材进行表面涂覆处理，和使用磷酸盐、碳酸盐和硼酸对木材进行浸渍处理两种方法。然而这些处理方法只能局部的解决其中某一个问题，因此速生林木材的真正实用化还急需一种能够一步解决速生林木材两个问题的方法。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能强且阻燃性好的纳米氢氧化物木材复合材料。

本发明的纳米氢氧化物木材复合材料，其是以速生林木材为基体、以无机纳米氢氧化物为增强体构成的一种优质的复合木材材料，所述无机纳米氢氧化物均匀填充在速生林木材微细纤维之间的纳米空腔内，所述无机纳米氢氧化物为纳米氢氧化铝、纳米羟基氧化铝、纳米氢氧化镁或纳米氢氧化镁铝等。

本发明的纳米氢氧化物木材复合材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）配制含浓度为0.2-1.0 mol·L^-1的铝离子和/或镁离子的溶液A，并在室温下将其与含乙二胺或尿素的溶液B均匀混合，加氨水调节pH=5-6，得前驱体溶液；或直接配置浓度为0.2-1.0 mol·L^-1的AlO₂^-溶液作为前驱体溶液；

（2）将步骤（1）所得前驱体溶液真空浸注到速生林木材基质中，真空度0.1 MPa，处理时间为2-24hr；