[发明专利]一种高强度木材复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强度木材复合材料及其制备方法，涉及木材复合材料技术领域。本发明公开的高强度木材复合材料的制备方法为：将水溶性酚醛树脂、聚乙二醇溶液、纳米氧化钙和尿素溶液混合均匀，然后再与硅烷偶联剂混合，用氨水调节PH值，制得木材改性剂；将木材放入压力浸渍罐中，抽真空；将木材改性剂加入到压力浸渍罐中，真空浸渍；排除木材改性剂后，高温高压下，保持一段时间，然后冷却至室温，洗涤干燥后，制得高强度木材复合材料。本发明的高强度木材复合材料通过对木材进行改性浸渍处理，增加了木材的密度，提高了木材的力学强度，并降低了木材的易燃性，延长了木材的使用寿命，从而使本发明的木材复合材料具有更广的应用范围。

技术领域

本发明属于木材复合材料技术领域，尤其涉及一种高强度木材复合材料及其制备方法。

背景技术

当今社会，全球变暖等一系列严峻的客观问题不断给人们敲响警钟，保护环境和可持续发展是世界范围内推崇的主题。木材作为一种非常重要的原料，是众多材料中唯一可再生的材料，符合人类社会重视的对材料的可持续发展性和环境友好型的趋势和要求。随着国家对生态环境的重视，对林业的调整，各国相继出台了限制森林砍伐的政策，以至于木材进口所需要的代价越来越大，使用天然林木材也将越来越少。随着工业快速发展，污染越发严重，为此我国开始大量种植杨树、杉树、橡胶树等人工速生林。和天然林相比，人工速生林生长年限较短，木材材质疏松、密度低，物理力学强度和尺寸稳定性都相对较差，使人工速生林的应用范围受到严重限制，影响了人工速生林木材的应用前景，大大限制了木材产业和人工速生林产业的可持久发展。

现有技术对速生林木进行增强处理的方法主要有：一是改性剂填充细胞腔，有机树脂作为改性剂，这种处理能够提高木材的强度降低木材的吸水性，但是不能长时间内具有疏水性，热稳定性差；二是在细胞壁和细胞腔内填充树脂类物质充胀，减少木材的干缩性和湿胀性，此种方法可以长时间保持木材的疏水性，但对木材的增强效果影响不大；还有就是最有效的方式是木材细胞壁组成成分(包括木素、纤维素和半纤维素)与高强度木材复合材料中的某些基团发生化学反应，形成新的化学键，改性木材的尺寸稳定性、强度、耐久性等可以得到长时间的改善，但目前研究成果中，大部分改性剂易随着时间的延长而从木材中析出，影响了木材的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度木材复合材料及其制备方法，通过对木材进行改性浸渍处理，增加了木材的密度，提高了木材的力学强度，并降低了木材的易燃性，延长了木材的使用寿命，从而使本发明的木材复合材料具有更广的应用范围。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种高强度木材复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将水溶性酚醛树脂加入到质量浓度为50％的聚乙二醇溶液中混合均匀得溶液A，在室温下将纳米氧化钙与质量浓度为30％的尿素溶液混合均匀得溶液B，然后将溶液A、溶液B和硅烷偶联剂混合均匀，并用氨水调节PH值至6-7，制得木材改性剂；

(2)将木材放入压力浸渍罐中，开启真空泵，抽真空，真空压力为-0.1MPa～-0.05MPa，抽真空时间为5-10min；

(3)不关闭真空泵，保持真空压力为-0.1MPa～-0.05MPa，将木材改性剂加入到压力浸渍罐中，待木材改性剂加满压力浸渍罐后，关闭真空泵，真空浸渍；

(4)将压力浸渍罐中的木材改性剂排出，然后升温至100-120℃，将真空浸渍后的木材于该温度下恒温3-5h；

(5)冷却至室温，取出步骤(4)所得的木材，去离子水洗涤，干燥，即得高强度木材复合材料。

进一步的，所述水溶性酚醛树脂与所述聚乙二醇的质量比为1：(1-2)。

进一步的，所述聚乙二醇为PEG-400。

进一步的，所述纳米氧化钙与所述尿素的质量比为1：(3.8-6.5)。