[發明專利]一種高導熱系數木材及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810098345.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108356943A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 張桂蘭;劉家磊;楊魯偉;張振濤;李博;蘆琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B27K3/26
• 分類號: B27K3/26;B27K5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;郭奧博

本發明涉及一種制備高導熱系數木材的方法，該方法將干燥的木材在偏鋁酸鈉水溶液中浸漬，將浸漬后的木材在通入酸性氣體的密閉空間內靜置，然后烘干。本發明提供的方法能夠有效滿足發熱地板使用過程中節能降耗的需求；處理工藝簡單/便捷，通過對木材內部孔隙的有效填充，促進熱能在木材內的高效流通，提高地板的升溫效率；通過對傳熱學、化學、材料學等學科的交叉應用的嘗試，實現了對木材傳熱性能的提升，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于木材改性的技術領域，主要涉及一種高導熱系數木材。

背景技術

目前，我國的供暖體制主要采用地面采暖供熱，特別是低溫熱水地面輻射采暖應用較為廣泛。木質地板由于冬暖夏涼、材面軟硬度適中、行走感良好、表面紋理漲落有序、美觀自然的優點備受青睞。但是，木質材料作為地面采暖用地板最大缺陷是導熱系數低，導熱性能差，存在著能源調節不良，采暖運行成本高，建筑能耗大等問題。因此，有效增加木質材料導熱系數，提高地面采暖供熱效率勢在必行。

然而，國內提高地板熱效率的主要方式是設計更為合理的地板結構。地板結構的變化將會增加板材的加工工序，成本增加幅度較大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種高導熱系數木材的制備方法，該方法工藝簡單，能夠有效提高熱量在木材中的傳熱效率/降低供暖能耗。

本發明提供的方法采用向木材中擴散無機填料的方式，工藝簡單、原料價格低廉，可與木材的前期處理同時進行，優勢明顯。

具體而言，本發明提供了一種制備高導熱系數木材的方法，該方法將干燥的木材在偏鋁酸鈉水溶液中浸漬，將浸漬后的木材在通入酸性氣體的密閉空間內靜置，然后烘干。

本發明所述木材可以為楊木、松木等任意種類木材。

本發明首先對木材進行干燥處理，并配置偏鋁酸鈉水溶液，然后將干燥后的木材在偏鋁酸鈉水溶液中充分浸漬。本發明所述偏鋁酸鈉水溶液的質量百分濃度為5％～70％，優選為30～40％。

本發明通過常溫常壓浸漬或加溫加壓浸漬的方法實現偏鋁酸鈉水溶液在木材內的擴散。具體而言，所述浸漬可以在常溫常壓條件下進行；優選在常溫常壓條件下浸漬20～25h。所述浸漬還可以在加溫、加壓條件下進行，具體為：將干燥的木材放入浸漬裝置內，抽真空后，注入偏鋁酸鈉水溶液，然后升壓至1～10MPa，升溫至20～100℃、優選升溫至50～70℃，浸漬；優選在上述條件下浸漬2～15小時。

為了充分提高所得產品的導熱效率，本發明對浸漬條件進行進一步優化。作為本發明的一種優選方案，所述浸漬具體為：將干燥的木材放入浸漬裝置內，抽真空后，注入偏鋁酸鈉水溶液，然后升壓至1～3MPa，升溫至50～70℃，浸漬8～12h。作為本發明的一種優選方案，所述浸漬具體為：將干燥的木材放入浸漬裝置內，抽真空后，注入偏鋁酸鈉水溶液，然后升壓至5～7MPa，升溫至50～70℃，浸漬2～5h。

本發明通過對含有偏鋁酸鈉的木材進行酸化處理，實現偏鋁酸鈉向氫氧化鋁的轉變。具體而言，所述酸化處理采用的酸性氣體為二氧化碳、二氧化硫或硫化氫，優選為綠色、安全的二氧化碳。為了使所述轉變充分進行，本發明優選所述在密閉空間內靜置的時間為20～30h。

本發明通過調控干燥溫度和干燥時間實現在干燥過程中氫氧化鋁向氧化鋁的轉變和在木材中的固定。所述烘干具體為：在80～200℃下烘干1～30h，優選在150～180℃下烘干5～6h。當所述烘干溫度超過100℃時，通入保護氣體；所述保護氣體優選為氮氣。

本發明同時保護所述方法制備而成的高導熱系數木材。

本發明進一步保護所述高導熱系數木材在制備木質地板中的應用。