專利名稱：一種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于木材功能性改良領(lǐng)域，具體涉及ー種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處
理方法。
背景技術(shù)：
木材存在易燃的問題，許多火災(zāi)發(fā)生及蔓延都與木材料直接相關(guān)。另外，與其它金屬和石材等材料相比，木材(特別是速生材)密度小，自身硬度、耐磨性差，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。針對木材易燃、硬度和耐磨性不好的缺點，人們開展了許多木材阻燃和增硬的研究，取得了ー些成果。但是，常規(guī)木材阻燃處理和木材增硬處理通常是分開進行，處理工藝繁瑣，效率低。而且，木材阻燃處理和增硬處理過程中，阻燃劑很難深度進入木材內(nèi)部，阻燃劑在木材內(nèi)部分布不均勻，阻燃劑和增硬劑在木材中的附著力小，易流失，處理效果具有一定的時效性。因此，選擇一劑多效的藥劑，通過一定的物理、化學(xué)處理方法，開展木材阻燃和增硬耐磨一體化處理技術(shù)研究，實現(xiàn)木材阻燃、增硬、耐磨功能的高效復(fù)合，顯著提高木材附加值非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法；該方法通過高強度微波處理速生木材，使具有一定含水率的速生木材內(nèi)部迅速產(chǎn)生高溫，高溫促使速生木材細胞腔的水分迅速汽化，產(chǎn)生較高的蒸汽壓。蒸汽壓外沖的過程中在速生木材細胞壁形成微孔，從而大大提高速生木材的滲透性。然后，將微波處理后的速生木材浸入納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的水懸浮液中進行加壓浸注處理。由于微波處理處理后的速生木材具有良好的滲透性，納米氫氧化鋁顆粒和硅烷偶聯(lián)劑很容易通過速生木材細胞壁上的微孔進入速生木材內(nèi)部，硅烷偶聯(lián)劑起著雙親劑的作用，可以將納米氫氧化鋁和木材緊密的連接起來，提高納米氫氧化鋁在木材內(nèi)部的“著床”力，避免加工和使用過程中產(chǎn)生流失。氫氧化鋁是ー種環(huán)保型高效阻燃劑，而且具有較強的耐磨性。納米級氫氧化鋁顆粒，通過細胞壁上的微孔進入木材內(nèi)部并附著在木材細胞壁上，既起到極好阻燃作用，而且可以對速生木材起到增硬作用，提高速生木材硬度和耐磨性，因此，通過上述處理可以達到速生木材高效阻燃和增硬耐磨功能的疊加與耦合。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法，具體步驟如下
(1)將速生木材原料加工成厚度為10 200mm的方材或板材；然后置于干燥窯內(nèi)干燥到含水率為22% 30% ;再置于微波處理室內(nèi)進行微波處理，處理功率為10 30KW，處理時間為20 60s ；
(2)先將納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液輸送至加壓浸注罐，再將經(jīng)過(I)處理的木材浸沒在納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液中，蓋上浸注罐頂蓋，加壓處理，壓カ為0. 6 I. 2MPa，加壓浸注時間為20 40min ;然后卸壓，打開浸注罐頂蓋，將木材取出，再置于干燥窯內(nèi)干燥到含水率為8% 12%步驟(2)中輸送至加壓浸注罐的木材與懸浮水溶液的質(zhì)量比為1:20。所述納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液的制備方法為將納米氫氧化鋁粉末和硅烷偶聯(lián)劑倒入裝有25 35°C熱水的帶有攪拌器的容器中，開啟攪拌器，轉(zhuǎn)速IOOOr/min,攪拌8 12min,即可制得。所述水、納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量比為100:20:0.5。有益效果利用本發(fā)明處理的木材細胞壁內(nèi)外都附著了均勻的納米氫氧化鋁顆粒，具有顯著地阻燃性能，同時，納米氫氧化鋁顆粒在木材內(nèi)起到了極強的增硬作用，木材硬度及耐磨性明顯提高。同吋，由于添加了硅烷偶聯(lián)劑，納米氫氧化鋁在木材細胞壁上的“著床”力大大提高，木材使用過程中基本不會出現(xiàn)阻燃劑和增硬耐磨劑的流失，速生材阻燃性能、硬度和耐磨性不會在使用過程中降低。利用該發(fā)明方法處理后的速生木材阻燃等級達到BI級，速生木材順紋抗壓強度62. IMPa,側(cè)面硬度7965N，端面硬度8804N，耐磨性能達到 WR2 (彡 5000r)o


圖I為速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、工作流程、使用方法達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進ー步闡述本發(fā)明。如圖I所示,速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理流程圖,對于各種速生木材均可按照該流程圖進行處理，得到具有高效阻燃和增硬耐磨功能的速生木材。實施例I
(1)速生楊木方(板)材加工將新伐的木材加工成厚度為80mm的方材或板材；
(2)速生楊木方(板)材干燥將木方(板)材送入干燥窯內(nèi)干燥到含水率為24%；
(3)高強微波處理將干燥好的木材送至微波處理室進行微波處理；處理功率為10KW，處理時間為50s ；
(4)配制納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液將一定量的納米氫氧化鋁粉末和硅烷偶聯(lián)劑倒入裝有30°C熱水的帶有攪拌器的容器中，開啟攪拌器，轉(zhuǎn)速1000r/min，攪拌lOmin，制得納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液；其中水、納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量比為100:20:0. 5 ；
(5)加壓浸注處理將配制好的納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液倒入加壓浸注罐，再將木材浸沒懸浮水溶液中，蓋上浸注罐頂蓋，加壓處理；壓カ為0. 8MPa，加壓浸注時間為30min ;木材與懸浮水溶液質(zhì)量比為1:20 ;
(6)干燥處理卸壓，打開浸注罐頂蓋，將加壓浸注的木材從浸注罐取出，然后送入木材干燥窯，采用常規(guī)木材干燥方法進行干燥處理，使木材含水率達到10%左右。實施例2
(1)速生桉木方(板)材加工將新伐的木材加工成厚度為150mm的方材或板材；
(2)速生桉木方(板)材干燥將木方(板)材送入干燥窯內(nèi)干燥到含水率為27%；(3)高強微波處理將干燥好的木材送至微波處理室進行微波處理；處理功率為25KW，處理時間為40s ；
(4)配制納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液將一定量的納米氫氧化鋁粉末和硅烷偶聯(lián)劑倒入裝有30°C熱水的帶有攪拌器的容器中，開啟攪拌器，轉(zhuǎn)速1000r/min，攪拌lOmin，制得納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液；水、納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量比為 100:20:0. 5 ；
(5)加壓浸注處理將配制好的納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液倒入加壓浸注罐，再將木材浸沒懸浮水溶液中，蓋上浸注罐頂蓋，加壓處理；壓カ為IMPa，加壓浸注時間為40min ;木材與懸浮水溶液質(zhì)量比為1:20 ;
(6)干燥處理卸壓，打開浸注罐頂蓋，將加壓浸注的木材從浸注罐取出，然后送入木材干燥窯，采用常規(guī)木材干燥方法進行干燥處理，使木材含水率達到10%左右。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法，其特征在于，具體步驟如下 (I)將速生木材原料加工成厚度為10 200mm的方材或板材；然后置于干燥窯內(nèi)干燥到含水率為22% 30% ;再置于微波處理室內(nèi)進行微波處理，處理功率為10 30KW，處理時間為20 60s ； (2 )先將納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液輸送至加壓浸注罐，再將經(jīng)過(I)處理的木材浸沒在納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液中，蓋上浸注罐頂蓋，加壓處理，壓カ為0. 6 I. 2MPa，加壓浸注時間為20 40min ;然后卸壓，打開浸注罐頂蓋，將木材取出，再置于干燥窯內(nèi)干燥到含水率為8% 12%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法，其特征在干， 步驟(2)中輸送至加壓浸注罐的木材與懸浮水溶液的質(zhì)量比為1:20。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法，其特征在干，所述納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液的制備方法為將納米氫氧化鋁粉末和硅烷偶聯(lián)劑倒入裝有25 35°C熱水的帶有攪拌器的容器中，開啟攪拌器，轉(zhuǎn)速1000r/min，攪拌8 12min,即制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法，其特征在干，所述水、納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量比為100:20:0. 5。
全文摘要
一種速生木材阻燃增硬耐磨一體化處理方法，具體步驟如下(1)將速生木材原料加工成方材或板材；然后置于干燥窯內(nèi)干燥；再置于微波處理室內(nèi)進行微波處理；(2)先將納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液輸送至加壓浸注罐，再將經(jīng)過(1)處理的木材浸沒在納米氫氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑的懸浮水溶液中，蓋上浸注罐頂蓋，加壓處理；然后卸壓，打開浸注罐頂蓋，將木材取出，再置于干燥窯內(nèi)干燥。利用本發(fā)明處理后的速生木材阻燃等級達到B1級，速生木材順紋抗壓強度62.1MPa，側(cè)面硬度7965N，端面硬度8804N，耐磨性能達到WR2(≥5000r)。
文檔編號B27K5/00GK102615685SQ20121012345
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者吳義強, 李新功, 李賢軍, 鄭霞 申請人:中南林業(yè)科技大學(xué)