[发明专利]一种木基隔热阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种木基隔热阻燃材料及其制备方法。具体为：脱木素处理；调节孔隙结构；构建阻燃性；冷冻干燥处理，该材料具有低密度、高隔热性、阻燃、高强度等优良性能。该制备方法简化了纳米隔热材料的制备工艺，通过调节孔隙结构来调控材料的隔热性能，且改善了木基隔热材料易燃的缺陷，拓宽了其应用领域。

技术领域

本发明涉及隔热阻燃材料领域，特别涉及一种木基隔热阻燃材料及其制备方法。

背景技术

近年来世界各国均面临严重的能源问题，我国的能源形势更是令人堪忧，我国的能源消耗总量已经超过13亿吨，占世界能源消耗的近10％，居世界第二位。开发新型高效节能材料迫在眉睫。纳米隔热材料具备的气固两相相互贯穿的纳米网络骨架相互连接形成介孔结构，使其在常压条件下即可表现出“超级隔热”的特性，有望作为高效隔热材料使用，是一种具有重要应用前景的节能减耗材料。木材来源广泛且属于可再生资源，其天然的多级尺度结构及纤维素微纤在木材次生细胞壁S2层的高度取向性，使其成为制备功能材料的优良模板。以天然木材为原料，通过自上而下的方法制备纳米隔热材料，不仅可以简化工艺，而且制备出的纳米隔热材料表现出低密度、低导热性、高绝缘性、吸声等优良性能，且具有生物降解性和生物相容性，是一种极具发展潜力的环保型材料。木基隔热材料制备过程中木质素和半纤维素的脱除限制了其比表面积，此外高纤维素含量导致的易燃性也限制了其应用。因此，对木基隔热材料的比表面积和阻燃性能进行改善，制备一种环境友好型节能减耗材料，将其用于航天、机械、建筑、仓储等领域，不仅为木材的利用提供了高附加值、工艺简单的技术路线，而且促进能源节约和合理利用，缓解我国能源供应与经济社会发展的矛盾。

Song等(Song J,Chen C,Yang Z,et al.Highly Compressible,AnisotropicAerogel with Aligned Cellulose Nanofibers[J].Acs Nano,2017.)用碱性亚硫酸钠法对巴尔杉木进行脱木素处理后，经冷冻干燥得到的木材气凝胶表现出各向异性的低导热系数：横向(垂直于纤维素排列方向)为0.028W/m·K，轴向(沿纤维素排列方向)为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.)用亚氯酸钠法对巴尔杉木进行脱木素处理后，又进行了碱处理，经冷冻干燥后制备出了导热系数为0.033W/m·K的木材气凝胶。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.)用碱性亚硫酸钠法对椴木进行脱木素处理后，经冷冻干燥制备出了横向导热系数为0.03W/m·K，轴向导热系数为0.06W/m·K的木材气凝胶。

以上研究报道在脱除木质素和半纤维素的过程中使得本不相邻的纤维素微纤束聚集形成纤维素微纤聚集体，限制了脱木素木材的比表面积，对最终材料的性能产生影响。且制备的木基隔热材料由于富含纤维素，极易燃烧，限制了其应用范围。因此，开发一种木基隔热阻燃材料，改善木基隔热材料固有的易燃性，通过调节孔隙结构来调控材料隔热性能，为拓宽其在工业、防护、航空航天等诸多领域的应用奠定基础。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种木基隔热阻燃材料的制备方法，

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种木基隔热阻燃材料的制备方法，所选木材为杉木、杨木，样品尺寸为2mm×20mm×20mm(弦向×径向×纵向)、20mm×20mm×10mm(弦向×径向×纵向)，具体包括以下步骤：

脱木素处理：