[发明专利]一种铝包木门窗用防火木材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝包木门窗用防火木材及其制备方法，防火木材由木材及木材孔洞内填充的功能液构成，功能液包括甲基硅酸钠、水、磷酸、甲基纤维素、疏水托贝莫来石，采用真空浸渍工艺和微波干燥工艺获得铝包木门窗用防火木材。本发明的铝包木门窗用防火木材具有防火阻燃、保温隔热、隔音、尺寸稳定、防腐、寿命长等优异性能，无需表面涂覆涂膜，保留木材原有纹理，美观实用，市场前景巨大。

技术领域

本发明涉及一种铝包木门窗用防火木材及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

木材作为一种可再生的自然资源，具有低导热性、高隔音性、易加工等特点；同时由于木材的自然属性，易燃，进而失去力学性能，若处理不当，会出现弯曲、扭曲等现象，从而影响门窗的正常使用。木型材含水率高于20%时，真菌容易在其体内进行繁殖，从而导致木材出现霉变、腐烂等现象；有效控制木材中水分的任意吸收和流失，是确保铝包木门窗用木型材质量的关键因素。

木材浸渍是常见的木材改性工艺，可以赋予木材更多优异性能；然而，目前的木材浸渍工艺存在浸渍效率低、进入木材孔隙的浸渍液量少、浸渍液不阻燃等问题，影响木材的安全使用。基于此，提出本发明。

发明内容

本发明的第一个目的是在于提供铝包木门窗用防火木材，具有防火阻燃、保温隔热、隔音、尺寸稳定、防腐、寿命长等优异性能，无需表面涂覆涂膜，保留木材原有纹理，美观实用，市场前景巨大。

本发明的第二个目的是在于提供铝包木门窗用防火木材的制备方法，本发明利用甲基硅酸钠作为疏水交联剂，以疏水托贝莫来石为隔热阻燃填料，磷酸为凝胶催化剂，甲基纤维素为增稠剂和表面活性剂，制备木材改性功能液，并通过真空浸渍工艺和微波干燥工艺将木材与改性功能液复配。研究发现，（1）甲基硅酸钠在磷酸的催化作用下发生溶胶-凝胶反应，可以形成Si-O-Si键及三维网状结构，疏水性能和防火性能优异；（2）疏水托贝莫来石具有微米多孔结构，在甲基硅酸钠水性体系中仍保持微米多孔结构不被填充，具有隔热和阻燃作用；（3）甲基纤维素既具有亲水基团，又具有疏水基团，有利于疏水托贝莫来石在甲基硅酸钠水性体系中均匀分散，并且甲基纤维素的疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度，使得木材吸附功能液后与功能液分离时，大大减少木材内部功能液在凝胶前流失。

本发明的第三个目的是提供所述防火木材的应用，将其用于铝包木门窗，表现出优异的综合性能。

为了实现上述技术目的，本发明提供一种铝包木门窗用防火木材，由木材及木材孔洞内填充的功能液构成；所述功能液包括甲基硅酸钠、水、磷酸、甲基纤维素、疏水托贝莫来石。

进一步的，所述木材为松木、桦木、橡木中的一种。

进一步的，所述疏水托贝莫来石可由疏水气相二氧化硅替代。

如此，托贝莫来石和气相二氧化硅均具有微米多孔结构，并且为无机不燃材料，进而具有隔热阻燃性能；疏水特性使得其在水性体系中孔洞不被填充，保证优异的隔热性能。

本发明的一种铝包木门窗用防火木材的制备方法，包括以下步骤：

（1）功能液制备，将甲基硅酸钠、水、磷酸混合，搅拌3h，加入甲基纤维素、疏水托贝莫来石，继续搅拌0.5h，待用，其中甲基硅酸钠、水、磷酸、甲基纤维素、疏水托贝莫来石的质量比为20：12~15：0.001~0.005：0.1~0.15：5~8；

（2）木材前处理，将所述木材在微波装置中干燥0.5~1h，冷却至常温，置于真空设备中抽真空，待真空度稳定，真空度为10~100Pa；

（3）真空浸渍，在真空设备中，将步骤（1）的功能液与步骤（2）的木材混合，0.2h后，将多余功能液与木材分离，待功能液凝胶，恢复常压；