一种功能改性阻燃小径木及其制备方法

本发明涉及木材加工处理，尤其涉及一种功能改性阻燃小径木及其制备方法。

背景技术：

1、小径木通常指的是检尺长2-6米，检尺径为6-16厘米的原木。小径木属于柏杉科植物，主要生长在欧美地区，如美国、加拿大、俄罗斯等地，是一种浅黄色的硬质木材。在家具制造、室内装修等领域，小径木有着广泛的应用。

2、小径木具有多种优点和应用价值。首先，小径木的木质结构紧密，硬度高，耐磨、耐腐、耐水，同时不易变形和开裂。这些特性使得小径木在多个领域都有广泛的用途，例如园林景观、绿化、建筑装修、家居装饰等领域。此外，小径木还可以用于造纸、制糖等领域。

3、但小径木的密度较低，导致其内部孔隙较多，这使得空气中的氧气更容易进入木材内部，从而促进燃烧；其次，小径木的含水量较低，因为较小的木材表面积与体积比使得水分蒸发更快，导致木材更干燥易燃。

4、同时小径木由于其较小的直径，可能在生长过程中受到的环境影响和生物化学过程与大径木有所不同，较小的树木含有更多的树脂和较少的纤维素，而少量纤维素在高温下无法完全炭化，导致无法保证木材的阻燃性。

5、最后小径木的生长周期通常较短，这导致其内部结构不够紧密，从而影响其阻燃性能。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种功能改性阻燃小径木及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种功能改性阻燃小径木的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、木材预处理：选取直径在10～20cm的小径木，对小径木进行预处理并进行干燥处理，以确保木材表面清洁且含水量适当；

4、s2、纤维素测定：将预处理后的小径木放入浓度为8％～11％的碱溶液中浸泡24～30h，取出小径木后用清水冲洗干净表面，并在通风处晾干，测定处理后木材的纤维素含量；

5、s3、三维结构形成：选择磷酸脂类化合物配置45％～50％的阻燃剂，使用真空浸渍使阻燃剂渗透到小径木内，使溶液在在木材内部形成凝胶，并对小径木进行老化处理，老化处理时的温度为68～72℃，老化时间为3.5～4.1h；

6、s4、改性木材：选择酸酐制备53％～61％的酯化剂，将老化后的小径木浸泡至酯化剂中，向其中加入氨基树脂并进行充分搅拌混合30～45min后，取出木材并在65～76℃下进行干燥处理4h，得到功能改性阻燃小径木。

7、本发明一个较佳实施例中，在所述s1中，对小径木进行预处理并进行干燥处理包括以下步骤：

8、s11、从小径木中筛选出无明显病虫害、裂纹和变形的木材，使用软刷子和非腐蚀性清洁剂清洗木材表面，去除灰尘、泥土和其他杂质；

9、s12、将清洗干净的小径木放置在通风良好、避免阳光直射的干燥室内，使用干燥设备将木材的水分含量降至20％～30％，干燥温度为60℃～75℃，干燥时间为36～48h；

10、s13、对干燥后的小径木进行表面打磨和抛光，以去除表面的粗糙部分和微小的缺陷。

11、本发明一个较佳实施例中，在所述s2中，碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的一种。

12、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，选择磷酸脂类化合物配置阻燃剂的具体步骤为：将磷酸脂类化合物溶解于溶剂中，将其配置为浓度为50％～605的磷酸脂类化合物溶液，溶剂与磷酸脂类化合物的质量比为15:7.2～8.7，搅拌均匀,后得到阻燃剂溶液。

13、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，磷酸脂类化合物的使用量为小径木质量的5％～10％。

14、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，所述磷酸脂类化合物为三聚磷酸酯或磷酸三乙酯。

15、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，所述溶剂为水、甲醇或乙醇中的一种。

16、本发明一个较佳实施例中，在所述s4中，酸酐为马来酸酐或酚酸酐中的一种。

17、本发明一个较佳实施例中，在所述s4中，氨基树脂包括为尿素-甲醛树脂或酚醛树脂中的一种。

18、本发明还提供了一种功能改性阻燃小径木，包括：木材基体，以及设置在所述木材基体内部的三维阻燃结构；

19、所述三维阻燃结构是通过真空浸渍使阻燃剂渗透到小径木内，发生凝胶化反应，并对小径木进行老化处理，且将老化后的小径木浸泡至酯化剂中，加入氨基树脂并进行充分搅拌混合后干燥处理，得到功能改性阻燃小径木；

20、所述木材基体是通过对小径木进行预处理并进行干燥处理后，将其浸泡在碱溶液中提高纤维素含量后得到的小径木木材基体。

21、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

22、(1)本发明提供了一种功能改性阻燃小径木及其制备方法，将特殊阻燃处理和木材改性处理相结合，不仅提高了阻燃性，使其力学性能得到增强，耐候性和耐久性得到提升，还使得木材产品在长期使用过程中更加稳定，减少了维护和更换的频率，延长了产品的使用寿命。

23、(2)本发明通过对小径木进行细致的预处理和干燥处理，可以确保木材表面的清洁度和含水量的适中，为后续加工提供了良好的条件，这种预处理不仅提高了木材的质量，还增强了其稳定性，有助于延长小径木的使用寿命。

24、(3)本发明通过对木材进行碱溶液浸泡处理，提高了小径木中的纤维素含量，纤维素含量的提高有助于增强木材的机械性能和阻燃性能，使其更加符合特定应用场景的需求。

25、(4)本发明通过使用磷酸脂类化合物作为阻燃剂，并通过真空浸渍的方式使其渗透到木材内部形成凝胶，有效提高了木材的阻燃性能，这种三维阻燃结构能够在木材遇火时减缓火势蔓延，增加木材在火灾中的安全性能；此三维结构不仅提高了阻燃性能，还能够增强木材的力学性能。酯化剂和氨基树脂的使用有助于形成更加稳定的化学键，从而提高木材的强度和硬度，使其更加耐用；同时老化处理可以进一步促进阻燃剂在木材内部的均匀分布和固化，提高阻燃效果的持久性。

26、(5)本发明在改性木材阶段通过酯化剂和氨基树脂的加入，可以进一步提高小径木的阻燃性能和稳定性。酯化反应可以增强木材内部的化学键合，提高木材的耐候性和耐久性。而氨基树脂的加入则可以与木材中的羟基发生反应，形成更加稳定的结构，增强木材的机械强度和抗水性。

技术特征：

1.一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s1中，对小径木进行预处理并进行干燥处理包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s2中，碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s3中，选择磷酸脂类化合物配置阻燃剂的具体步骤为：将磷酸脂类化合物溶解于溶剂中，将其配置为浓度为50％～605的磷酸脂类化合物溶液，溶剂与磷酸脂类化合物的质量比为15:7.2～8.7，搅拌均匀,后得到阻燃剂溶液。

5.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s3中，磷酸脂类化合物的使用量为小径木质量的5％～10％。

6.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s3中，所述磷酸脂类化合物为三聚磷酸酯或磷酸三乙酯。

7.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s3中，所述溶剂为水、甲醇或乙醇中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s4中，酸酐为马来酸酐或酚酸酐中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种功能改性阻燃小径木的制备方法，其特征在于：在所述s4中，氨基树脂包括为尿素-甲醛树脂或酚醛树脂中的一种。

10.一种功能改性阻燃小径木，采用权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备，包括：木材基体，以及设置在所述木材基体内部的三维阻燃结构，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种功能改性阻燃小径木及其制备方法，包括：木材基体，以及设置在木材基体内部的三维阻燃结构；制备方法为：S1、对小径木进行预处理并进行干燥处理，以确保木材表面清洁且含水量适当；S2、将预处理后的小径木放入碱溶液中浸泡，取出后用清水冲洗干净并在通风处晾干，测定处理后木材的纤维素含量；S3、选择磷酸脂类化合物配置阻燃剂，使用真空浸渍使阻燃剂渗透到小径木内，使溶液在在木材内部形成凝胶，并对小径木进行老化处理；S4、选择酸酐制备酯化剂，将老化后的小径木浸泡至酯化剂中，向其中加入氨基树脂并进行充分搅拌混合后，取出木材并进行干燥处理，得到功能改性阻燃小径木。本发明提高了阻燃性，使其力学性能得到增强。

技术研发人员：张仲凤,白明涛,宋菲菲,张继娟,杨洋
受保护的技术使用者：中南林业科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5