一种增强、阻燃改性人工林木材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种人工林木材增强－阻燃一体化改性处理方法及由该方法制备改性人工林木材，本发明专利技术方法采用低分子量水溶性三聚氰胺改性脲醛树脂溶液复配阻燃剂后对人工林木材进行浸渍处理，包括如下顺序进行的步骤：首先制备三聚氰胺改性脲醛树脂溶液；接着将硼酸盐加入到树脂溶液中，制备浸渍用复合改性剂；然后对人工林软质木材进行浸渍处理，使木材充分吸收改性药剂；最后将浸渍材进行干燥，得到增强－阻燃处理材。本发明专利技术方法制备的增强－阻燃处理材由于树脂固化在木材内部，使木材增重，其密度、尺寸稳定性、硬度、强度等物理力学性能均有所提高，同时树脂中含有的阻燃剂在木材中能够均匀分布并固定，抗流失性强，所以处理材具有良好的耐燃性。处理后的木材可广泛应用于建筑、家具、室内装饰等行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木材的浸渍处理方法及通过该方法获得的木材，特别涉及一种 对木材进行加压浸渍处理的方法和通过该方法获得的改性木材。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展，国民收入的提高和人民生活水平的逐步改 善，建筑和室内装修用木质材料的消耗量呈逐年上升趋势。目前，木质材料在建筑 和室内装饰方面的利用每年超过8000万立方米。特别是近年来，我国政府开始从 欧美、日本等发达国家引进木结构建筑先进制造技术和设备，更加快速地推动了我 国木结构建筑的发展，木质材料消费量正以惊人的速度递增，而可供使用的资源逐 年减少，在木材资源中有些品种的木材质量较差，密度小，强度低，发脆，并且极 易腐烂，难以用做工业用途木材。为了缓解日益尖锐的木材的供需矛盾，近年来，大力发展人工林成为缓解我国 木材供需矛盾的有效措施，然而由于人工林木材生长周期短，变异性大，往往材质 软、密度低(如杨木、杉木)，使其应用范围受到很大的限制，而且产品附加值低。为了提高木材的性能，研究表明采用树脂对性能差的木材进行树脂浸渍处理可 以提高木材的质量，增加木材的密度，提高木材的强度和抗腐性。对木材进行树脂 浸渍主要是采用酚醛树脂溶液，其浸渍工艺为两段加料，然后加碱，搅拌一定时间 再升温，并经两段保温而成，但是反应时间长，生产效率低，出料温度高，出料后 树脂继续反应，影响浸渍液稳定性。由于木质材料易燃烧，特别是燃烧中释放出大量的有毒烟气，造成重大的人员 伤亡和财产损失，据火灾统计资料分析，世界各国火灾事故中，建筑物火灾占首位， 且建筑物火灾中35 %与木材、织物等纤维有关；而且，火灾起因虽然各异，但火 势扩大、人员伤亡等都与建筑物内装修中大量使用的木质材料等可燃易燃材料有直接的关系。因此，木质材料的阻燃研究引起了世界各国的广泛关注。目前，阻燃木材的生产工艺基本是将选好的木材浸泡于阻燃液中，浸泡70小 时左右后干燥，得到阻燃木材。这种方法工艺简单。但是，由于用这种工艺技术处 理的阻燃木材阻燃液浸入浅，阻燃性能差，再经加工后制成产品，其产品的阻燃性 能更差。再由于木材的木桨含量高，不易干燥，处理工艺时间长，而且加工过程中 木材的力学性能会发生变化。尽管上述方法工艺简单，可生产成本并不低。公开号为CN101352860的专利技术专利申请公开了一种合成树脂浸渍木材改性的工 艺方法，包括l.浸渍液制备苯酚在42 45'C下加入液碱，在65 80'C下，陆续 加入甲醛，在70 85。C保持3 4h，降温到25'C以下出料；2.浸渍将木材加入高 压釜中，在0.050 0.085MPa下抽真空20 30min，抽入浸渍液工作液，在0.7 0.9MPa下加压50 60min; 3.固化将木材放入烘箱，3 4h将温度升到90°C,在 90 95。C烘3 4h。公告号为CN1398704的中国专利技术专利申请公开了一种松木木材的改性方法及其 组合物。改性主要为脱油固脂和阻燃返脂工序，将松木中可流动的松节油脱除、松 香固定后，重新注入一种可固化的水溶性树脂，脱油固脂处理温度为S0 105。C， 常压下处理3 10小时，然后抽真空0.5 1小时，在-0.09 -0.095MPa的真空下吸 入水溶性高分子阻燃树脂，解除真空后浸泡1 5小时。脱油固脂组合物含有水溶性 含氮有机化合物、镁盐、硼酸、乳化剂、渗透剂等，pH为7.5 8.0。公告号为CN1424185的专利技术专利提供了一种处理技术，提出了一种木材阻燃处 理的新工艺，包括选材、配制阻燃液、浸泡、干燥过程，其特征在于木材在阻燃液 的两次浸泡中都采用了超声波处理工艺，木材浸泡在一次阻燃液中，超声处理l 1.5小时，频率为50 100Hz，取出木材，烘干，再将其浸泡在二次阻燃液中，超声 处理1.5 2小时，频率为50 100Hz，取出木材，烘干即可。公开号为CN101015924的专利技术专利申请公开了一种木材无烟不燃改性方法，其 步骤是将阻燃剂溶解在稀混和酸液中得到阻燃液，采用浸渍法、真空法和浸注法， 将阻燃液渗透到木材中，当渗透深度超过0. 5mm时，停止处理，然后进行常规加工 与利用，可以使木材在500-70(TC条件下不冒烟不燃烧。公开号为CN1208684的专利技术专利申请公开了一种木材改性方法，属于木材的防 护技术，在对木材进行水解脱脂、真空脱水、干燥等工序后采用由松香、合成树脂5(SBS)、苯乙烯、汽油、乙醇、二甲酯、防老剂、防氧剂配制而成的改性溶剂将 木材浸入其中进行加温、加压使木材纤维保持原样并形成保护膜，具有防水、防腐、 防虫蛀的特性。上述木材改性处理工艺复杂，处理时间长，改性后的木材的力学性能差，强度 低，木材的尺寸稳定性差，阻燃剂容易流失，导致处理后的木材阻燃效果不明显， 防腐性能低。利用本专利技术的增强:阻燃处理技术，不仅使人工林木材的密度、强度和尺寸稳定 性得到改善，而且还赋予木材阻燃、防腐等新功能，使人工林木材的实木利用率大 大提高，拓展了其应用范围，对于以人工林木材代替日益稀少的珍贵阔叶树木材， 促进我国木材资源的可持续发展具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上现有技术存在的问题，提供一种改性木材的制备方法 及由该方法制备的改性木材，本专利技术方法利用含硼元素的复合改性剂浸渍处理人工 林软质木材，使得木材的阻燃效果增强，密度增大，强度提高，尺寸稳定性增加， 使人工林木材的实木利用率大大提高，拓展了其应用范围。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种改性人工林木材的制备方法，包 括将三聚氰胺改性脲醛树脂溶液与硼酸盐混合，制得复合改性剂；然后对木材进行 真空加压处理，，木材吸收复合改性剂即得。其中，所述的三聚氰胺改性脲醛树脂溶液含有三聚氰胺、甲醛、尿素和甲醇， 其中三聚氰胺、甲醛、尿素和甲醇的摩尔之比为1: 2-3: 1-2: 2-3，优选为1: 2.2-2.5: 1-1.3: 2.4-2.7。特别是，所述三聚氰胺改性脲醛树脂溶液的制备过程包括如下步骤1) 将三聚氰胺和甲醛加入反应釜中，搅拌均匀后，加入催化剂氢氧化钠，调节pH值为9.0-9.5，然后加热升温至75 80'C，进行第一阶段反应，反应时间为30 50分钟，制得第一阶段反应液；2) 向反应釜中加入甲醇、第一批尿素和氢氧化钠，调节反应釜内溶液的pH值 》12，并使反应釜内溶液的温度保持为68 72"，进行第二阶段反应，反应时间为 50 70分钟，制得第二阶段反应液，其中，第一批尿素的加入量占尿素总量的68 89%;3) 使反应釜内的温度降低并保持为60 65'C，接着向反应釜中加入盐酸，调节 pH值为8.5 9.5，然后加入余量的尿素，搅拌溶解，制得混合液；4) 向反应釜中加入盐酸，调节反应釜内溶液的pH值至7 8，继续反应至反应 液的水混合倍数为5-7时，停止反应；5) 反应釜内的温度降低至40-50'C，向反应釜中加入氢氧化钠调节溶液pH值为 10-11后，出料，制得三聚氰胺改性脲醛树脂溶液。其中，所述的氢氧化钠为质量百分比浓度为5-20%的氢氧化钠溶液；所述的盐 酸为质量百分比浓度为5-20%的盐酸溶液。其中，所述的硼酸盐与三聚氰胺改性脲醛树脂溶液的重量之比为3-6: 100。所 述的硼酸盐由硼酸和硼砂组成，其中，硼酸与硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性人工林木材的制备方法，包括将三聚氰胺改性脲醛树脂溶液与硼酸盐混合，制得复合改性剂；然后对木材进行真空加压处理，木材吸收复合改性剂即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君良，柴宇博，刘焕荣，阳财喜，孙柏玲，王雪花，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]