[發明專利]一種提高木材阻燃性能的方法以及該方法得到的阻燃木材

有效

• 申請號: 201710131537.5
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106903765B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 于海鵬;郭炳砣;劉永壯;張奇
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B27K3/08
• 分類號: B27K3/08;B27K3/52;B27K5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及木材阻燃技術領域，尤其涉及一種提高木材阻燃性能的方法以及該方法得到的阻燃木材。

背景技術

木材以其獨特的美感和優越的材料特性，被廣泛應用于營造環境空間。但是，木材的易燃性是木質結構建筑的主要安全隱患。因此，各種阻燃劑被廣泛研究以提高木材阻燃性。

木材阻燃是用物理方法或化學方法提高木材抗燃能力的方法，目的是阻緩木材燃燒，以預防火災的發生，或快速消滅已發生的火災。常用的木材阻燃劑按所含元素組成主要可分為：鹵素阻燃劑、磷-氮系阻燃劑、硼系阻燃劑和金屬氫氧化物阻燃劑等。

其中，金屬氫氧化物阻燃劑中最常見的是氫氧化鋁和氫氧化鎂，由于它們在高溫下釋放出的大量水蒸汽可稀釋可燃物的濃度，因而可延緩材料的熱降解速度，減緩或抑制材料的燃燒，并促進炭化和抑煙。另外，金屬氫氧化物阻燃劑其本身無毒、不揮發，燃燒不產生有毒和腐蝕性氣體，在國內外被譽為無公害阻燃劑。但是，普通的氫氧化鋁、氫氧化鎂卻普遍存在著阻燃效率低的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高木材阻燃性能的方法以及該方法得到的阻燃木材，得到的阻燃木材的阻燃效率大大提高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種提高木材阻燃性能的方法，包含以下步驟：

將木材在異丙醇鋁異丙醇溶液中進行真空浸漬后在空氣中水解，在木材表面生成勃姆石膠體層；

將尿素水溶液與鎂鹽水溶液混合，得到氫氧化鎂膠體溶液；

將上述得到的覆蓋有勃姆石膠體層的木材置于氫氧化鎂膠體溶液中進行加熱處理，得到阻燃木材。

優選的，所述異丙醇鋁異丙醇溶液的濃度為0.001～0.015mol/L。

優選的，所述真空浸漬的真空度為0.01～0.1MPa。

優選的，所述真空浸漬的時間為10～15小時。

優選的，所述鎂鹽為無水氯化鎂和/或六水合氯化鎂。

優選的，所述鎂鹽水溶液的濃度為0.05～0.15mol/L。

優選的，所述尿素水溶液的濃度為0.1～0.5mol/L。

所述尿素水溶液和鎂鹽水溶液的體積比為1:(0.8～1.2)。

優選的，所述加熱處理的溫度為95～105℃；

所述加熱處理的時間為8～13小時。

本發明還提供了一種上述技術方案所述方法得到阻燃木材，包括木材基體和所述木材基體表面包裹的三維網絡狀鎂鋁雙金屬氫氧化物層，所述鎂鋁雙金屬氫氧化物中的陰離子為碳酸根離子。

本發明提供了一種提高木材阻燃性能的方法，將木材在異丙醇鋁異丙醇溶液中進行真空浸漬后在空氣中水解，在木材表面生成勃姆石膠體層；將尿素水溶液與鎂鹽水溶液混合，得到氫氧化鎂膠體溶液；將上述得到的覆蓋有勃姆石膠體層的木材置于氫氧化鎂膠體溶液中進行加熱處理，得到阻燃木材。在本發明中，所述浸漬水解過程使得木材表面的異丙醇鋁水解成勃姆石，并與木材表面的羥基結合，使木材表面獲得均勻的勃姆石膠體層；所述加熱處理過程中勃姆石由無定形態轉變為晶體板層，并伴隨周圍鎂離子進入層板上，從而引起層板的電荷不平衡，使得層板間的羥基遭到破壞。同時，溶液中的尿素分解的碳酸根離子通過靜電作用力進入到層板間，以平衡層板的電荷。最終，帶正電荷的層板與層間的碳酸根離子相互堆疊成三維網狀結構，在木材表面生成鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物。

本發明提供的處理方法能夠使得得到的阻燃木材的阻燃效率大大提高。由實施例的實驗結果可知，與未處理的木材空白試樣相比，納米鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物生長后的木材試樣總煙釋放量(TSP)降低51％，煙釋放速率(SPR)峰值降低45％，熱釋放速率峰值(PHRR)降低36％，總熱釋放量降低28％，有效燃燒熱降低45％，比消光面積曲線平緩。在不影響樺木透明性的情況下，少量鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物的生長使得木材的阻燃抑煙性得到提高。

附圖說明

圖1為空白樺木的形貌照片；

圖2為實施例1得到的覆蓋了勃姆石膠體層的樺木的形貌照片；

圖3為實施例1得到的覆蓋了勃姆石膠體層的樺木在掃描電鏡下的2000倍照片；

圖4為實施例1得到的覆蓋了勃姆石膠體層的樺木在掃描電鏡下的10000倍照片；

圖5為實施例1得到的生長了鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物的樺木的形貌照片；

圖6為實施例1得到的生長了鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物的樺木在掃描電鏡下的2000倍照片；