[發(fā)明專(zhuān)利]一種木基隔熱阻燃材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110294048.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113043405A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚利宏;武玥祺;賀勤;王喜明;李源河;張子陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B27K3/02
• 分類(lèi)號(hào): B27K3/02;B27K3/52;B27K3/34;B27K3/16;B27K5/04
• 代理公司: 北京君泊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種木基隔熱阻燃材料及其制備方法。具體為：脫木素處理；調(diào)節(jié)孔隙結(jié)構(gòu)；構(gòu)建阻燃性；冷凍干燥處理，該材料具有低密度、高隔熱性、阻燃、高強(qiáng)度等優(yōu)良性能。該制備方法簡(jiǎn)化了納米隔熱材料的制備工藝，通過(guò)調(diào)節(jié)孔隙結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控材料的隔熱性能，且改善了木基隔熱材料易燃的缺陷，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔熱阻燃材料領(lǐng)域，特別涉及一種木基隔熱阻燃材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)世界各國(guó)均面臨嚴(yán)重的能源問(wèn)題，我國(guó)的能源形勢(shì)更是令人堪憂，我國(guó)的能源消耗總量已經(jīng)超過(guò)13億噸，占世界能源消耗的近10％，居世界第二位。開(kāi)發(fā)新型高效節(jié)能材料迫在眉睫。納米隔熱材料具備的氣固兩相相互貫穿的納米網(wǎng)絡(luò)骨架相互連接形成介孔結(jié)構(gòu)，使其在常壓條件下即可表現(xiàn)出“超級(jí)隔熱”的特性，有望作為高效隔熱材料使用，是一種具有重要應(yīng)用前景的節(jié)能減耗材料。木材來(lái)源廣泛且屬于可再生資源，其天然的多級(jí)尺度結(jié)構(gòu)及纖維素微纖在木材次生細(xì)胞壁S2層的高度取向性，使其成為制備功能材料的優(yōu)良模板。以天然木材為原料，通過(guò)自上而下的方法制備納米隔熱材料，不僅可以簡(jiǎn)化工藝，而且制備出的納米隔熱材料表現(xiàn)出低密度、低導(dǎo)熱性、高絕緣性、吸聲等優(yōu)良性能，且具有生物降解性和生物相容性，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ沫h(huán)保型材料。木基隔熱材料制備過(guò)程中木質(zhì)素和半纖維素的脫除限制了其比表面積，此外高纖維素含量導(dǎo)致的易燃性也限制了其應(yīng)用。因此，對(duì)木基隔熱材料的比表面積和阻燃性能進(jìn)行改善，制備一種環(huán)境友好型節(jié)能減耗材料，將其用于航天、機(jī)械、建筑、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域，不僅為木材的利用提供了高附加值、工藝簡(jiǎn)單的技術(shù)路線，而且促進(jìn)能源節(jié)約和合理利用，緩解我國(guó)能源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾。

Song等(Song J,Chen C,Yang Z,et al.Highly Compressible,AnisotropicAerogel with Aligned Cellulose Nanofibers[J].Acs Nano,2017.)用堿性亞硫酸鈉法對(duì)巴爾杉木進(jìn)行脫木素處理后，經(jīng)冷凍干燥得到的木材氣凝膠表現(xiàn)出各向異性的低導(dǎo)熱系數(shù)：橫向(垂直于纖維素排列方向)為0.028W/m·K，軸向(沿纖維素排列方向)為0.12W/m·K。Sun等(Sun H,Bi H J,Lin X,et al.Lightweight,Anisotropic,Compressible,andThermally-Insulating Wood Aerogels withAligned Cellulose Fibers[J].Polymers,2020.)用亞氯酸鈉法對(duì)巴爾杉木進(jìn)行脫木素處理后，又進(jìn)行了堿處理，經(jīng)冷凍干燥后制備出了導(dǎo)熱系數(shù)為0.033W/m·K的木材氣凝膠。Li等(Li T,Song JW,Zhao X P,etal.Anisotropic,lightweight,strong,and super thermally insulating nanowoodwith naturally aligned nanocellulose[J].Science Advances,2018.)用堿性亞硫酸鈉法對(duì)椴木進(jìn)行脫木素處理后，經(jīng)冷凍干燥制備出了橫向?qū)嵯禂?shù)為0.03W/m·K，軸向?qū)嵯禂?shù)為0.06W/m·K的木材氣凝膠。

以上研究報(bào)道在脫除木質(zhì)素和半纖維素的過(guò)程中使得本不相鄰的纖維素微纖束聚集形成纖維素微纖聚集體，限制了脫木素木材的比表面積，對(duì)最終材料的性能產(chǎn)生影響。且制備的木基隔熱材料由于富含纖維素，極易燃燒，限制了其應(yīng)用范圍。因此，開(kāi)發(fā)一種木基隔熱阻燃材料，改善木基隔熱材料固有的易燃性，通過(guò)調(diào)節(jié)孔隙結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控材料隔熱性能，為拓寬其在工業(yè)、防護(hù)、航空航天等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種木基隔熱阻燃材料的制備方法，

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種木基隔熱阻燃材料的制備方法，所選木材為杉木、楊木，樣品尺寸為2mm×20mm×20mm(弦向×徑向×縱向)、20mm×20mm×10mm(弦向×徑向×縱向)，具體包括以下步驟：

脫木素處理：