[发明专利]一种压缩阻燃木材的制备方法

说明书

本发明属于生物质材料及木质建筑装饰材料制备技术领域，公开了一种压缩阻燃木材的制备方法。本发明方法包括如下步骤：木材真空‑加压浸渍、压缩前水分调制、整体压缩增强、压缩后水分调制。本发明通过在糠醇浸渍液中复配阻燃剂后浸渍木材，再联合整体压缩对其进行改性处理，绿色环保，节能，工艺简单，生产成本低且效率高。克服了压缩阻燃木制造存在工艺复杂、生产周期长、板坯稳定性差、阻燃剂易流失的技术问题。同时，得到的功能木材具有阻燃性好、硬度高、尺寸稳定性好等优点，能广泛应用在地板、家具及室内装饰饰面材料领域。

技术领域

本发明涉及生物质材料及木质建筑装饰材料制备技术领域，具体涉及一种压缩阻燃木材的制备方法。

背景技术

木材密度与其物理力学性能之间有极强的相关关系，提升木材性能的关键在于增加木材密度。基于先前研究，化学改性和木材压缩致密化改性能显著提高木材密度，后者不涉及化学药剂，是一种更环保的改性方法。但这种技术现存的主要挑战是将压缩木材的变形进行固定，提高其尺寸稳定性，目前可以通过热处理和树脂浸渍等附加处理实现。热处理虽然能有效固定压缩木的变形，即便其反复暴露在湿空气下，但是这种方法要求大量的时间和能耗，并且还会在一定程度上降低压缩木的力学性能。另一方面，利用诸如三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等树脂浸渍，不仅能有效防止压缩木变形的回弹，还能进一步提高其性能，然而，在改性材的生产和使用过程中，树脂含有的甲醛、苯酚等有害化学物质会对环境和人体健康造成潜在威胁。因此，非常有必要开发一种绿色、节能、高效的木材压缩工艺。

糠醇是一种生物质来源的化学物质，通过糠醛加氢获得，而糠醛通常是由富含戊聚糖的农业废弃物水解得到，包括玉米芯、甘蔗渣、麦秸等。由于来源广泛、可再生、环保的特点，糠醇作为一种很有前途的木材改性剂，其极性强且易于穿透木材细胞壁，利用糠醇单体浸渍木材，在酸性催化剂和高温条件下能够发生自交联或与细胞壁组分交联，形成深棕色聚合物，使改性材具有较低的吸湿性和更高的尺寸稳定性，更重要的是其在生产、使用和废弃物处理过程中对环境和人的负面影响微乎其微。因此，利用糠醇树脂浸渍与压缩技术协同改性木材，使二者相辅相成，能够有效提高木材的物理力学性能和尺寸稳定性。

然而，这种糠醇浸渍-压缩改性材虽然具备高度致密的结构，在面对火灾时能够减少热和氧的扩散，在一定程度上延缓木材燃烧，但是其极限氧指数仅为24.7％，尚不存在有效的阻燃性，在实际应用中仍旧存在火灾隐患。因此，赋予糠醇浸渍-压缩改性材阻燃性对于其市场化应用具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明提供一种压缩阻燃木材的制备方法。该方法利用磷酸二氢铵作为阻燃剂与糠醇复配制备浸渍液，采用真空-加压的方法，将木材整体进行浸渍处理，然后在对称传热条件下利用热压方式实现木材整体压缩，同时完成压缩木材内糠醇树脂的原位固化，以固定压缩变形和提高木材抗流失性，克服了现有技术中存在的压缩木易变形回弹、阻燃性差、阻燃剂易流失的问题，以及压缩阻燃木制造工艺复杂、生产周期长的技术问题。通过在糠醇浸渍液中复配阻燃剂后浸渍木材，再联合整体压缩对其进行改性处理，提出了一种环保、节能、高效的压缩阻燃木材生产工艺，使改性木材同时具备优异的阻燃性、物理力学性能和尺寸稳定性。

本发明提供的一种压缩阻燃木材的制备方法，包括以下步骤：

S1.木材整体阻燃浸渍处理：将木材整体浸泡于阻燃剂复配糠醇浸渍液中，并在密闭罐内通过抽真空-加压方式将浸渍液完全渗透至木材内；

S2.木材压缩前水分调制处理：将浸渍后的木材去除表面多余浸渍液后，在温度为40～45℃和相对湿度为50％～65％的条件下，调节木材含水率至8～12％；

S3.木材整体压缩增强处理：将水分调制完成后的木材放入上下热压板温度均为135～150℃的热压机中，控制压缩率为40～55％，施加压力为5～8MPa，压机闭合时间为2～5min，压缩至目标厚度后，5～8MPa压力下热保温保压25～40min，随即通冷却水使上下热平板降温至30～60℃，维持5～8MPa压力冷保温保压10～15min后，卸压，取出压缩木材；