專利名稱：一種阻燃改性木的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材的改性方法，尤其涉及一種阻燃改性木的制備方法，屬于 木材化學(xué)改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木材與人們的日常生活密切相關(guān)，通過化學(xué)方法改性木材,是改善人工林木材 和低檔木材天然缺陷的有效途徑，處理后的木材密度、表面硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn) 定性等都大幅度提高，目前我國已經(jīng)廣泛開展了速生材強化技術(shù)的研究。隨著人們對木材質(zhì)量的要求越來越高越來越全面，多功能性的木材改性技術(shù)也 是木材改性發(fā)展的主要方向，不僅僅是材性的提高，同時還應(yīng)該使木材具備防腐性 能和阻燃等性能。環(huán)境保護也是目前開發(fā)任何一種商品所必須關(guān)注的問題，因此， 改性木在生產(chǎn)和使用的過程中對人體和環(huán)境的影響將會是制約其發(fā)展的主要因素。目前，改性木的種類很多，雖說部分改性木具有一定的阻燃性能，但是，還遠 不能適應(yīng)阻燃使用的需求。要想真正的達到性能的要求，還需進一步的進行阻燃處 理，工序繁瑣，還有可能損失改性木的部分性能。 一般的阻燃劑處理木材后，還容 易流失，不僅達不到長久阻燃的功能，而且對環(huán)境也造成了污染。因此， 一種既能改善木材性能，又能達到優(yōu)良的阻燃效果，不會使阻燃劑造成 流失的阻燃改性木制備方法，對有效地使用木材，延長木材的使用壽命，低檔木材 高檔化應(yīng)用，對我國建設(shè)資源節(jié)約型社會和環(huán)境保護具有重要戰(zhàn)略意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服阻燃劑在木材內(nèi)部易流失，導(dǎo)致改性木易燃 的問題，提供一種新的阻燃改性木的制備方法，該方法一次性的浸漬處理便可達到 提高木材的使用性能和優(yōu)良的阻燃效果，使改性木的工藝簡單化，改性后木材的尺 寸穩(wěn)定性，力學(xué)性能均有顯著的提高，同時能使木材持久的保持阻燃性能。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種阻燃改性木的制備方法，包括以下步驟(1)將阻燃劑加入到脲醛樹脂預(yù)縮液中完全溶解后得到木材浸漬液；(2)采 用真空加壓法用步驟(1)所得到的木材浸漬液浸漬處理待處理的木材；(3 )將浸漬 處理后的木材干燥，即得。為了達到更好的技術(shù)效果，所述的阻燃劑優(yōu)選由以下重量份的各組分組成磷 酸50 130份，水10 160份，尿素0 130份，硼砂0~15份，磷酸氬二銨0 ~ 70 份，三聚氰胺0~70份；更優(yōu)選的，各組分的重量份是磷酸50 ~ 120份，水10 ~ 150份，尿素1 ~ 120份，硼砂1 ~ 15份，磷酸氳二銨1 ~ 60份，三聚氰胺1 ~ 60份；所述的脲醛樹脂預(yù)縮液優(yōu)選由以下重量份的各組分組成曱醛140 ~ 560份， 尿素65 ~ 170份，三聚氰胺10 ~ 15份和水400 ~ 700份；步驟(1 )中優(yōu)選將阻燃劑與脲醛樹脂預(yù)縮液按照1-3.5: 6.5-9的重量比例進行 混合，更優(yōu)選的，將阻燃劑與脲醛樹脂預(yù)縮液按照2: 8的重量比例進行混合；步驟(2)中所述的真空加壓法優(yōu)選是抽真空至真空度-0.08~-0.1 Mpa,保持 10-30min;加壓階段使用0.8-2.0 Mpa,保持20-80min;更優(yōu)選為抽真空至真空度 -0.085 ~-0.095MpaMpa,保持15min，加壓階段使用1.0 Mpa,保持30min;步驟(2)中所述的待處理的木材優(yōu)選是各種人工林木材，主要包括杉木、馬 尾松、落葉松、楊木、泡桐或桉樹。步驟(3)中所述的干燥處理優(yōu)選采用梯度升溫法進行干燥處理；更優(yōu)選的， 所述的梯度升溫法為首先采用80。C干燥2 5h，再用103。C干燥4 6h,最后用 120。C干燥l 3h;更優(yōu)選為首先采用80。C干燥3-4h，再用103。C干燥5h，最后 用120。C干燥lh。本發(fā)明方法使阻燃劑與固化后的脲醛樹脂在木材內(nèi)部形成交聯(lián)，從而在木材內(nèi) 部聚合形成填充和粘結(jié)，部分與木材細胞壁成分的羥基反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)。由于形 成的高分子聚合物的填充和交聯(lián)的作用，使木材的尺寸穩(wěn)定性，力學(xué)性能均有顯著 的提高。同時，在此狀態(tài)下，阻燃劑不會形成流失，能使木材持久的保持阻燃性能， 也不會由于阻燃劑的流失而對環(huán)境造成污染。本發(fā)明方法將阻燃劑直接加入到脲趁樹脂預(yù)縮液中形成浸漬液， 一次性的浸漬 處理便可達到提高木材的使用性能和優(yōu)良的阻燃效果，使改性木的工藝簡單化，減 少了木材在改性之后還要通過其它途徑來實現(xiàn)阻燃功能的步驟。使用本發(fā)明方法對 木材進行處理，處理材尺寸穩(wěn)定性顯著提高，物理力學(xué)性能改善明顯，木材增重率 在25% ~ 50%,其氧指數(shù)可提高40% ~ 80%。本發(fā)明方法所用到的阻燃劑又可起到曱醛捕捉劑的作用，處理材幾無曱醛釋放，達到國家標準的要求。同時，本發(fā)明中的阻燃劑水溶性好，不會在浸漬和固化 后在木材表面形成殘留，保證了木材表面的潔凈，經(jīng)過處理的木材顏色、光澤基本 上不發(fā)生改變，整個處理過程中，處理液可循環(huán)利用，工藝簡單，不需要復(fù)雜的設(shè) 備。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述 而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方 案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。實施例1一 、阻燃劑的制備(按重量份計)將磷酸102份，尿素62份和水87份混合 在一起，攪拌均勻，即得；二、制備脲醛樹脂預(yù)縮液(按重量份計)將曱醛560 份，尿素170份，三聚氰胺15份和水700份混合在一起，攪拌均勻，即得；三、 將阻燃劑20重量份加入到脲醛樹脂預(yù)縮液80重量^f分中完全溶解后得到浸漬液；四、 泡桐的浸漬處理抽真空至真空度-0.085 Mpa,保持15min,加壓階段使用l.OMpa， 保持30min;五、干燥處理采用梯度升溫法進行干燥首先采用80。C干燥4h, 103°C 干燥5h, 120。C干燥lh。本實施例制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在40%,氧指數(shù)提高70%，尺寸穩(wěn) 定性提高20%,表面硬度提高100%,吸水率降低80%。實施例2本實施方式與實施例1唯一不同點是阻燃劑的各組分的重量份如下磷酸51 份，三聚氰胺56份，水150份；其它步驟及參數(shù)與實施例1完全相同。本實施例制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在35%,氧指數(shù)提高40%,尺寸穩(wěn) 定性提高13%,表面硬度提高85%，吸水率降低65%。實施例3本實施例與實施例1唯一不同點是阻燃劑的各組分的重量份如下》粦酸118 份，尿素107份，磷酸氫二銨15份和水35份；其它步驟及參數(shù)與實施例1完全相同。本實施例制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在40%,氧指數(shù)提高75%,尺寸穩(wěn) 定性提高15%,表面硬度提高90%,吸水率降低90%。實施例4本實施例與實施例1唯一不同點是阻燃劑的各組分的重量份如下磷酸118 份，尿素110份，硼砂10和水35份；其它步驟及參數(shù)與實施例1完全相同。本實施例所制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在35%,氧指數(shù)提高65%,尺寸 穩(wěn)定性提高15%,表面硬度提高80%,吸水率降低75%。實施例5本實施例與實施例1唯一不同點是阻燃劑的各組分的重量份如下磷酸89 份，三聚氰胺65份，和水160份；其它步驟及參數(shù)與實施例1完全相同。本實施例制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在35%，氧指數(shù)提高50%,尺寸穩(wěn) 定性提高10%,表面硬度提高80%,吸水率降低70%。實施例6本實施例與實施例1唯一不同點是阻燃劑的各組分的重量份如下磷酸51 份，尿素48份，磷酸氫二銨5份和水150份；其它步驟及參數(shù)與實施例1完全相 同。本實施例所制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在35%,氧指數(shù)提高55%,尺寸 穩(wěn)定性提高10%,表面硬度提高80%,吸水率降低70%。實施例7本實施例與實施例1唯一不同點是阻燃劑的各組分的重量份如下磷酸51 份，三聚氰胺56份，水150份；其它步驟及參數(shù)與實施例1完全相同。本實施例所制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在30%,氧指數(shù)提高40%,尺寸 穩(wěn)定性提高10%,表面硬度提高70%,吸水率降低65%。實施例8本實施例與實施例1不同點如下(1 )阻燃劑的各組分的重量份如下磷酸120份，尿素120份，磷酸氫二銨60份和水150份；(2)步驟四，抽真空至真空度0.09 Mpa,保持20min,加壓階段4吏用1.2Mpa,保持60min;其它步驟及參數(shù)與實施例 1相同。
本實施例所制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在45%,氧指數(shù)提高75%,尺寸 穩(wěn)定性提高22%,表面硬度提高110%,吸水率降低130%。其它步驟及參數(shù)與實施 例1完全相同。
實施例9
本實施例與實施例1不同點是步驟四使用桉樹進行改性處理。其它步驟及參 凄t與實施方式一相同。
本實施例所制備的阻燃改性桉樹，最終增重率在25%,氧指數(shù)提高40%，尺寸 穩(wěn)定性才是高13%,表面硬度4是高85%,吸水率降低85%。
實施例10
一、阻燃劑的制備(按重量份計)將磷酸118份，尿素110份，三聚氰胺5 份，磷酸氫二銨5份和水35份混合在一起，攪拌均勻，即得；二、制備脲醛樹脂 預(yù)縮液(按重量份計)將曱醛140份，尿素65份，三聚氰胺10份和水400份混 合在一起，攪拌均勻，即得；三、將阻燃劑30重量份加入到脲醛樹脂預(yù)縮液70份 中完全溶解后得到浸漬液；四、泡桐的浸漬處理抽真空至真空度-0.095 Mpa,保 持30min，加壓階段使用1.6Mpa,保持60min;五、干燥處理采用梯度升溫法進 行干燥首先采用8(TC干燥3h， 103。C干燥5h, 120。C干燥lh。
本實施例制備的阻燃改性泡桐，最終增重率在50°/。，氧指數(shù)提高80%,尺寸穩(wěn) 定性提高20%，表面硬度提高100%,吸水率降低90%。
實施例11
本實施例與實施例10不同點是步驟四使用桉樹進行改性處理。其它步驟及 參數(shù)與實施例IO相同。
本實施例所制備的阻燃改性桉樹，最終增重率在30%，氧指數(shù)提高50%,尺寸 穩(wěn)定性提高15%，表面硬度提高80%，吸水率降低80%。
權(quán)利要求
1、一種阻燃改性木的制備方法，包括以下步驟(1)將阻燃劑加入到脲醛樹脂預(yù)縮液中完全溶解后得到木材浸漬液；(2)采用真空加壓法用步驟(1)所得到的木材浸漬液浸漬處理待處理的木材；(3)將浸漬處理后的木材干燥，即得。
2、 按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的阻燃劑由以下重量 份的各組分組成磷酸50 ~ 130份，水10 ~ 160份，尿素0 ~ 130份，硼砂0 ~ 15 份，磷酸氫二銨0~70份，三聚氰胺0~70份。
3、 按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的阻燃劑由以下重量 份的各組分組成磷酸50 ~ 120份，水10 ~ 150份，尿素1 ~ 120份，硼砂1 ~ 15 份，磷酸氫二銨1 60份，三聚氰胺1 60份。
4、 按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的脲醛樹脂預(yù)縮液由 以下重量份的各組分組成曱搭140 ~ 560份，尿素65 ~ 170份，三聚氰胺10 ~ 15 份和水400 ~ 700份。
5、 按照權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于步驟(l)中將阻燃劑與脲 醛樹脂預(yù)縮液按照1-3.5: 6.5-9的重量比例進行混合。
6、 按照權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟(l)中將阻燃劑與脲 醛樹脂預(yù)縮液按照2: 8的重量比例進行混合。
7、 按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的真空加 壓法是抽真空至真空度-0.08 ~ -0.1 Mpa,保持10-30min;加壓階段使用0.8-2.0 Mpa 壓力，保持20-80min;優(yōu)選的抽真空至真空度-0.085 ~-0.095Mpa,保持15min, 加壓階段使用l.OMpa壓力，保持30min。
8、 按照權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的待處理 的木材是各種人工林木材，主要包括杉木、馬尾松、落葉松、楊木、泡桐或桉樹。
9、 按照權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的干燥處 理采用梯度升溫法進行干燥處理。
10、 按照權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的梯度升溫法為首 先采用80。C干燥2 5h，再用103。C干燥4 6h,最后用12(TC干燥l 3h;優(yōu)選的 首先采用8(TC干燥3-4h，再用103。C干燥5h,最后用12(TC干燥lh。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃改性木的制備方法。該方法包括以下步驟(1)將阻燃劑加入到脲醛樹脂預(yù)縮液中完全溶解后得到木材浸漬液；(2)采用真空加壓法用步驟(1)所得到的木材浸漬液浸漬處理待處理；(3)干燥，即得。本發(fā)明方法將阻燃劑直接加入到脲醛樹脂預(yù)縮液中形成浸漬液，一次性的浸漬處理便可達到提高木材的使用性能和優(yōu)良的阻燃效果，使改性木的工藝簡單化，減少了木材在改性之后還要通過其它途徑來實現(xiàn)阻燃功能的步驟。本發(fā)明方法工藝簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，使用本發(fā)明方法對木材進行處理，處理材尺寸穩(wěn)定性顯著提高，物理力學(xué)性能改善明顯，木材增重率在25％～50％，其氧指數(shù)可提高40％～80％。
文檔編號B27K3/08GK101602214SQ20091008267
公開日2009年12月16日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者周軍浩, 鄧雄飛, 雷得定 申請人:永港偉方(北京)科技股份有限公司