[发明专利]一种提高木材阻燃性能的方法以及该方法得到的阻燃木材

说明书

技术领域

本发明涉及木材阻燃技术领域，尤其涉及一种提高木材阻燃性能的方法以及该方法得到的阻燃木材。

背景技术

木材以其独特的美感和优越的材料特性，被广泛应用于营造环境空间。但是，木材的易燃性是木质结构建筑的主要安全隐患。因此，各种阻燃剂被广泛研究以提高木材阻燃性。

木材阻燃是用物理方法或化学方法提高木材抗燃能力的方法，目的是阻缓木材燃烧，以预防火灾的发生，或快速消灭已发生的火灾。常用的木材阻燃剂按所含元素组成主要可分为：卤素阻燃剂、磷-氮系阻燃剂、硼系阻燃剂和金属氢氧化物阻燃剂等。

其中，金属氢氧化物阻燃剂中最常见的是氢氧化铝和氢氧化镁，由于它们在高温下释放出的大量水蒸汽可稀释可燃物的浓度，因而可延缓材料的热降解速度，减缓或抑制材料的燃烧，并促进炭化和抑烟。另外，金属氢氧化物阻燃剂其本身无毒、不挥发，燃烧不产生有毒和腐蚀性气体，在国内外被誉为无公害阻燃剂。但是，普通的氢氧化铝、氢氧化镁却普遍存在着阻燃效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高木材阻燃性能的方法以及该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。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种提高木材阻燃性能的方法，包含以下步骤：

将木材在异丙醇铝异丙醇溶液中进行真空浸渍后在空气中水解，在木材表面生成勃姆石胶体层；

将尿素水溶液与镁盐水溶液混合，得到氢氧化镁胶体溶液；

将上述得到的覆盖有勃姆石胶体层的木材置于氢氧化镁胶体溶液中进行加热处理，得到阻燃木材。

优选的，所述异丙醇铝异丙醇溶液的浓度为0.001～0.015mol/L。

优选的，所述真空浸渍的真空度为0.01～0.1MPa。

优选的，所述真空浸渍的时间为10～15小时。

优选的，所述镁盐为无水氯化镁和/或六水合氯化镁。

优选的，所述镁盐水溶液的浓度为0.05～0.15mol/L。

优选的，所述尿素水溶液的浓度为0.1～0.5mol/L。

所述尿素水溶液和镁盐水溶液的体积比为1:(0.8～1.2)。

优选的，所述加热处理的温度为95～105℃；

所述加热处理的时间为8～13小时。

本发明还提供了一种上述技术方案所述方法得到阻燃木材，包括木材基体和所述木材基体表面包裹的三维网络状镁铝双金属氢氧化物层，所述镁铝双金属氢氧化物中的阴离子为碳酸根离子。

本发明提供了一种提高木材阻燃性能的方法，将木材在异丙醇铝异丙醇溶液中进行真空浸渍后在空气中水解，在木材表面生成勃姆石胶体层；将尿素水溶液与镁盐水溶液混合，得到氢氧化镁胶体溶液；将上述得到的覆盖有勃姆石胶体层的木材置于氢氧化镁胶体溶液中进行加热处理，得到阻燃木材。在本发明中，所述浸渍水解过程使得木材表面的异丙醇铝水解成勃姆石，并与木材表面的羟基结合，使木材表面获得均匀的勃姆石胶体层；所述加热处理过程中勃姆石由无定形态转变为晶体板层，并伴随周围镁离子进入层板上，从而引起层板的电荷不平衡，使得层板间的羟基遭到破坏。同时，溶液中的尿素分解的碳酸根离子通过静电作用力进入到层板间，以平衡层板的电荷。最终，带正电荷的层板与层间的碳酸根离子相互堆叠成三维网状结构，在木材表面生成镁铝层状双金属氢氧化物。

本发明提供的处理方法能够使得得到的阻燃木材的阻燃效率大大提高。由实施例的实验结果可知，与未处理的木材空白试样相比，纳米镁铝层状双金属氢氧化物生长后的木材试样总烟释放量(TSP)降低51％，烟释放速率(SPR)峰值降低45％，热释放速率峰值(PHRR)降低36％，总热释放量降低28％，有效燃烧热降低45％，比消光面积曲线平缓。在不影响桦木透明性的情况下，少量镁铝层状双金属氢氧化物的生长使得木材的阻燃抑烟性得到提高。

附图说明

图1为空白桦木的形貌照片；

图2为实施例1得到的覆盖了勃姆石胶体层的桦木的形貌照片；

图3为实施例1得到的覆盖了勃姆石胶体层的桦木在扫描电镜下的2000倍照片；

图4为实施例1得到的覆盖了勃姆石胶体层的桦木在扫描电镜下的10000倍照片；

图5为实施例1得到的生长了镁铝层状双金属氢氧化物的桦木的形貌照片；

图6为实施例1得到的生长了镁铝层状双金属氢氧化物的桦木在扫描电镜下的2000倍照片；