[发明专利]一种新型木材浸注炭化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型木材浸注炭化处理方法，属于木材科学与技术领域。

背景技术

木材是天然环保材料，不仅具有吸收紫外线的功能，还具有控温调湿的功效，更重要的是其具有可再生、可加工的特性，因此，其被广泛用于建材、家具等领域。然而，木材也存在很多缺陷，如木材使用时会与周围环境发生水分交换而产生干缩与湿涨，从而造成木制品变形、开裂；木材又是许多菌类和昆虫的食物，所以木制品易发霉、生虫。为了解决木材的这样技术问题，人们采用物理和化学改性技术对其进行改性。常用的物理改性方法是木材热处理法(又称炭化木法)，而化学改性方法是木材浸渍法。通过这些改性技术，既能可减少木材变形，又能改善其生物耐久性，同时还能一定程度的延长其使用寿命。

炭化木是在不含任何化学剂条件下应用高温对木材进行炭化处理，使其组分中羟基浓度减小，从而增加其的尺寸稳定性；同时还改变了其的某些营养成分，从而具有较好的防虫功能。炭化木又可以分为表层炭化木和深度炭化木。表层炭化木，也称为工艺炭化木、炭烧木，主要是指用氧焊枪烧烤，使木材表面具有一层很薄的炭化层，对木材性能的改变可以类比木材的油漆，但可以突显表面凹凸的木纹，产生立体效果；深度炭化木，又称为完全炭化木、同质炭化木，主要是指经过200℃左右的高温炭化技术处理木材深层，从而破坏其营养成分和重组其吸水官能团半纤维素，进而实现防腐防虫的功能和延长使用寿命的功效。然而，炭化木也存在一些不足之处，如经高温炭化后的木材变脆，密度、力学强度下降，在生产或使用过程中可能断裂；低于200℃处理得到的炭化木其尺寸稳定性、耐腐性能、耐候性能、阻燃性能并没有显著改善；防蚁防霉功能有所下降，木材炭化后比较容易受白蚁蛀蚀。

木材浸渍，是指木材在水溶性低分子量树脂的溶液中浸渍时，树脂扩散进入木材细胞壁并使木材增容，经干燥除去水分，树脂由于加热而固化，生成不溶于水的聚合物。浸渍处理后的木材的尺寸稳定性、力学强度性能均得到显著改善。如发明专利CN101716790B公开了一种《树脂预处理生产橡胶树炭化木方法》，该方法是通过真空加压浸注树脂，能增加橡胶树炭化木的强度，还使得其尺寸稳定性及耐久性更加优良。但是，其的阻燃性能并没有改善。为了改善炭化木的阻燃性能，人们进行多方面的研究，如发明专利CN103240780A公开了一种《硅溶胶浸注预处理改善炭化木性能的方法》，该方法是通过用硅溶胶浸注预处理制备炭化木，虽然炭化木的阻燃性能、防白蚁性能有了一定程度的改善，但是效果不理想，从而限制了炭化木的使用范围。再者，其防水性能也一般，难以适用于长期与水接触的工作环境。因此，开发一种阻燃性能、防白蚁性能、防水性能良好的炭化木是非常重要的。

发明内容

针对上述现有技术中木材浸渍改善阻燃性能、防白蚁性能不理想及防水性能差的技术问题，本发明所要解决的技术问题是提出了一种阻燃性能、防白蚁性能、防水性能良好的新型木材浸注炭化处理方法。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案为：

一种新型木材浸注炭化处理方法，其步骤如下：

1、木材浸注预处理

将木材置于真空处理罐中，首先对真空处理罐进行0.2～0.6h抽真空；然后注入浸注改性液，待处理罐注满后，施加1.2～1.4Mpa，保压时间为2.1～2.3h的压强；最后对真空处理罐进行1.1～1.3h抽真空，排出木材残留的浸注改性液，取出木材。

优选的，将木材置于真空处理罐中，首先对真空处理罐进行0.4h抽真空；然后注入浸注改性液，待处理罐注满后，施加1.3Mpa，保压时间为2.2h的压强；最后对真空处理罐进行1.2h抽真空，排出木材残留的浸注改性液，取出木材。

所述的浸注改性液是由硅酸钠溶液、纳米二氧化硅粉体、纳米氧化锌粉体、硼酸锌溶液和木质素磺酸钠组成的混合溶液。其中，它们的重量份比为：硅酸钠溶液：纳米二氧化硅粉体：纳米氧化锌粉体：硼酸锌溶液：木质素磺酸钠＝2～6:0.2～0.6:0.3～0.7:1～5：0.1～0.4。

优选的，所述的浸注改性液重量份比为：硅酸钠溶液：纳米二氧化硅粉体：纳米氧化锌粉体：硼酸锌溶液：木质素磺酸钠＝4:0.4:0.5:3:0.3。

所述的硅酸钠模数为1.2～1.6；所述的纳米二氧化硅粉体、纳米氧化锌粉体的粒径范围为1～100nm。

优选的，所述的硅酸钠模数为1.4；所述的纳米二氧化硅粉体、纳米氧化锌粉体的粒径范围为10～80nm。

2、木材高温处理