一种变色阻燃木材复合材料及其制备方法

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种变色阻燃木材复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、木材是一种天然有机复合材料，来源丰富、可再生且结构分层，广泛用于家庭和室外结构的可再生建筑材料，但它的易燃性是阻碍其广泛应用的主要问题。一般木材的燃烧大致可分为四个过程：一是150℃以下为木材干燥过程；二是150-270℃为预炭化阶段；三是270-400℃为炭化阶段；四是400-500℃为燃烧蔓延阶段。目前木材阻燃处理是提高木质材料防火安全性能的重要手段，也是现有建筑木材、家居木材等应用领域所需的基本需求。

2、目前一般在木材内添加传统的阻燃剂如卤系、硼系或硅系等化合物来提升其阻燃性能，但卤系阻燃剂会产生大量有害气体，会污染环境且损害人类健康，已被禁止使用。另外如中国专利cn202011114340.9公开了一种阻燃木材复合材料及其制备方法，将有机硅硼阻燃剂加入聚乙二醇溶液和尿素溶液均匀混合，用氨水调节ph值，制得改性溶液；将木材放入压力浸渍罐中，抽真空；将改性溶液加入到压力浸渍罐中，真空浸渍；排除改性溶液后，高温高压下，保持一段时间，然后冷却至室温，洗涤干燥后制得阻燃木材复合材料。但硼系或硅系等阻燃剂毒性小、成本低但易析出，影响木材最终的阻燃效果。因此需要研发一种新型的变色阻燃木材复合材料及其制备方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种新型的变色阻燃木材复合材料，解决现有技术存在的木材阻燃性能不佳的问题。

2、本发明一方面提供一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，先称量十六烷基三甲基溴化铵和氯化钙溶于水中搅拌至溶液澄清，再加入丙烯酰胺和过硫酸钾搅拌使其充分混合，随后加入甲基蓝和四甲基乙二胺获得混合液，往盛有木材的培养皿中倒入混合液进行浸泡，再取出木材并放入真空干燥箱中进行老化处理，最终获得变色阻燃木材复合材料。

3、优选地，十六烷基三甲基溴化铵用量为0.5g，氯化钙用量为5g。

4、优选地，甲基蓝用量为0.015g，四甲基乙二胺为0.52ml。

5、优选地，丙烯酰胺为5g，过硫酸钾为0.04g。

6、优选地，木材为椴木板或轻木。

7、优选地，老化温度为65℃，老化时间为12h。

8、采用本发明所提供的一种新型的变色阻燃木材复合材料的制备方法，工艺简单，成本低，易于工业推广应用。且利用本方法制备的复合材料粘合力强，无脱落想象，不仅利用氯化钙和聚丙烯酰胺，形成具有大量空间网络和亲水性基团的高分子水凝胶,使结合水或自由水基团被固定在高分子链周围,在受热时可吸走大部分热量，同时稀释和隔绝氧气，从而起到优异的阻燃性能；而且利用氯化钙、十六烷基三甲基溴化铵和甲基蓝之间的协同作用，遇到高温时显著变色，可起到阻燃预警作用。

技术特征：

1.一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，其特征在于包括以下方法：先称量十六烷基三甲基溴化铵和氯化钙溶于水中搅拌至溶液澄清，再加入丙烯酰胺和过硫酸钾搅拌使其充分混合，随后加入甲基蓝和四甲基乙二胺获得混合液，往盛有木材的培养皿中倒入混合液进行浸泡，再取出木材放入真空干燥箱中进行老化处理，最终获得变色阻燃木材复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，其特征在于，所述十六烷基三甲基溴化铵用量为0.5g，氯化钙用量为5g。

3.根据权利要求2所述的一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，其特征在于，所述甲基蓝用量为0.015g，四甲基乙二胺为0.52ml。

4.根据权利要求3所述的一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺为5g，过硫酸钾为0.04g。

5.根据权利要求4所述的一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，其特征在于，所述木材为椴木板或轻木。

6.根据权利要求3所述的一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，其特征在于，所述老化温度为65℃，老化时间为12h。

7.一种根据权利要求1至6任一项方法制备而得的变色阻燃木材复合材料。

技术总结
本发明公开了一种变色阻燃木材复合材料的制备方法，包括先称量十六烷基三甲基溴化铵和氯化钙溶于水中搅拌至溶液澄清，再加入丙烯酰胺和过硫酸钾搅拌使其充分混合，随后加入甲基蓝和四甲基乙二胺获得混合液，将混合液倒入盛有木材的培养皿进行浸泡，再取出木材并放入真空干燥箱中进行老化处理，最终获得变色阻燃木材复合材料。利用本发明方法制备变色阻燃木材复合材料不仅在遇到高温后有显著的颜色变化以达到阻燃预警作用，且具有优异的阻燃性能。

技术研发人员：张海全,陈宋娇,王玲,何炜,方巧明,王宁
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16