本發(fā)明屬于防火材料制備技術領域，具體涉及一種阻燃抑煙木材的制備方法。

背景技術：

木材具有無毒無害、綠色環(huán)保和可再生等許多獨有的特點而廣泛應用于建筑、家具和室內裝飾，與我們的生活密切相關。但是未經阻燃處理的木材易燃，燃燒時會釋放出大量的熱能，加速了火的蔓延和火災強度。因而，近年來世界各國都對木材的阻燃處理給予極大的重視。

目前，是通過在木材中添加阻燃改性劑進行阻燃處理，但阻燃處理往往導致材料在火災中釋放更多的煙霧毒氣。在火災中釋放的這些氣體不但降低現場的能見度，增加人的心理恐懼感，更會妨礙消防人員的快速及時撲救。與此同時，燃燒產生的毒性氣體比燒傷更為嚴重（如co中毒）。co中毒是火災中導致人員傷亡的主要原因，這是由于阻燃劑作用會使木材及其熱解產物不完全燃燒所致。因而，木材阻燃過程中的抑煙和減毒日益引起了科研人員的關注。針對這些問題，人們研究出了一種阻燃抑煙改性劑添加至木材中，以降低木材燃燒過程中的煙氣，阻燃抑煙改性劑是由尿素、四羥甲基硫酸磷、三聚磷酸鋁、硅溶膠、水等制得，但還存在木材在燃燒過程中產生的煙氣較多、毒氣較重的缺陷，不但降低現場的能見度，還易導致一氧化碳中毒。

因此，亟待開發(fā)一種在燃燒過程中產生的煙氣少、低毒的抑煙木材，對相關領域具有必要的意義。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題：針對目前阻燃抑煙處理后，木材在燃燒過程中產生的煙氣較多、毒氣較重，不但降低現場的能見度，還易導致一氧化碳中毒的問題，本發(fā)明提供了一種阻燃抑煙木材的制備方法。

為解決技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

（1）按體積比1:2～1:8將硅烷偶聯(lián)劑加入質量分數為90～95%乙醇溶液中，在50～55℃下，水解25～30min，得水解液，將水解液與聚磷酸銨、無水乙醇混合，在60～65℃下攪拌反應50～60min，蒸干后得改性聚磷酸銨；

（2）取硝酸鎂、硝酸鋁加入去離子水中，在25～30℃下攪拌30～40min，再加入多壁碳納米管、硝酸鑭，攪拌1～2h得混合液，用氫氧化鈉溶液調節(jié)混合液ph至11.0～11.5，并在70～80℃下靜置6～10h，過濾得濾渣，將濾渣水洗干燥得改性水滑石；

（3）取楊木板干燥至含水率為30～40%，并以微波加熱膨化處理20～30s，再將楊木板干燥至含水率為10～15%，得膨化處理楊木板；

（4）將改性聚磷酸銨、改性水滑石與去離子水混合均勻，得浸漬液，將膨化處理楊木板浸泡在浸漬液中，在30～35℃下，超聲浸漬處理3～5min，再將浸漬后的楊木板干燥，得阻燃抑煙木材。

步驟（1）所述的硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh-550，硅烷偶聯(lián)劑a-1100，硅烷偶聯(lián)劑kbm-903中的一種。

步驟（1）所述的聚磷酸銨分子量為1000～2000的低聚合度聚磷酸銨，其與水解液、無水乙醇的重量份為0.4～1.0份水解液，16～18份聚磷酸銨，50～70份無水乙醇。

步驟（2）所述的硝酸鎂、硝酸鋁、多壁碳納米管、硝酸鑭的重量份為8～12份硝酸鎂，4～6份硝酸鋁，0.5～1.0份多壁碳納米管，0.05～0.15份硝酸鑭。

步驟（3）所述的微波加熱為以200w微波加熱至140～150℃。

步驟（4）所述的改性聚磷酸銨、改性水滑石與去離子水的重量份為3.0～4.5份改性聚磷酸銨，1.6～1.8份改性水滑石，7.0～10.5份去離子水。

本發(fā)明的有益技術效果是：本發(fā)明利用硅烷偶聯(lián)劑的羥基與聚磷酸銨表面的羥基反應改性，制得阻燃效果好的改性聚磷酸銨，再以硝酸鎂、硝酸鋁為原料，摻雜稀土和多壁碳納米管，通過共沉淀法制得層狀結構的鎂鋁氫氧化物，利用碳納米管橋接層狀結構，起到封堵作用，使燃燒過程中形成的炭層表面孔洞減少，發(fā)揮更好的阻隔效應，阻礙可燃氣體和氧氣進一步的進入和釋放，同時協(xié)同稀土元素，起到有效的抑煙效果，并與改性聚磷酸銨等配置成浸漬液，再利用微波處理木材改變木材內部的微觀構造，在木材內形成新的流體通道，從而提高木材的滲透性，最后利用超聲波分散法將浸漬液滲透入木材內部，制備阻燃抑煙木材；本發(fā)明制備的阻燃抑煙木材阻燃效果好，耐熱性高，耐熱性可達378～446℃，且燃燒過程短，燃燒100～120s后熄滅，其總熱釋放量下降了90～95%，在燃燒過程中產生的煙氣少，且低毒，總煙釋放量降低了61.6～64.3%，一氧化碳釋放量降低了53.9～60.2%，具有高效阻燃抑煙性能。

具體實施方式

為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。

量取1～2ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入4～8ml質量分數為90%乙醇溶液中，在50～55℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌水解25～30min，得水解液，將水解液與160～180g低聚合度聚磷酸銨，600～800ml無水乙醇混合，在60～65℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌50～60min，隨后減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨；稱取88.8～106.6g硝酸鎂，42.6～51.2g硝酸鋁，加入300～360ml去離子水中，在25～30℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌30～40min，再加入5～10g多壁碳納米管，0.5～1.5g硝酸鑭，繼續(xù)攪拌1～2h，得混合液，隨后滴加質量分數為20%氫氧化鈉溶液調節(jié)混合液ph為11.0～11.5，滴加完畢后保溫反應1～2h，再在70～80℃恒溫水浴下靜置8～10h，冷卻至室溫后過濾，用去離子水洗滌濾渣3～5次，再將濾渣置于干燥箱中，在60～70℃下干燥2～3h，得改性水滑石；取30cm×30cm×1cm楊木板，置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至楊木板含水率為30～40%，再以200w微波加熱至140～150℃，膨化處理20～30s，隨后置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至楊木板含水率為10～12%，得膨化處理楊木板；稱取30～45g改性聚磷酸銨，加入70～105ml去離子水中，攪拌混合均勻后加入16～18g改性水滑石，以300w超聲波超聲分散1～2h，得浸漬液，將浸漬液與膨化處理楊木板裝入超聲波浸漬設備中，在30～35℃下，以200w超聲波浸漬處理3～5min，隨后取出楊木板，并置于鼓風干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得阻燃抑煙木材。

實例1

量取1ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入4ml質量分數為90%乙醇溶液中，在50℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌水解25min，得水解液，將水解液與160g低聚合度聚磷酸銨，600ml無水乙醇混合，在60℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌50min，隨后減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨；稱取88.8g硝酸鎂，42.6g硝酸鋁，加入300ml去離子水中，在25℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌30min，再加入5g多壁碳納米管，0.5g硝酸鑭，繼續(xù)攪拌1h，得混合液，隨后滴加質量分數為20%氫氧化鈉溶液調節(jié)混合液ph為11.0，滴加完畢后保溫反應1h，再在70℃恒溫水浴下靜置8h，冷卻至室溫后過濾，用去離子水洗滌濾渣3次，再將濾渣置于干燥箱中，在60℃下干燥2h，得改性水滑石；取30cm×30cm×1cm楊木板，置于干燥箱中，在105℃下干燥至楊木板含水率為30%，再以200w微波加熱至140℃，膨化處理20s，隨后置于干燥箱中，在105℃下干燥至楊木板含水率為10%，得膨化處理楊木板；稱取30g改性聚磷酸銨，加入70ml去離子水中，攪拌混合均勻后加入16g改性水滑石，以300w超聲波超聲分散1h，得浸漬液，將浸漬液與膨化處理楊木板裝入超聲波浸漬設備中，在30℃下，以200w超聲波浸漬處理3min，隨后取出楊木板，并置于鼓風干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得阻燃抑煙木材；經檢測，本發(fā)明制備的阻燃抑煙木材阻燃效果好，耐熱性高，耐熱性可達378℃，且燃燒120s后熄滅，其總熱釋放量下降了90%，總煙釋放量降低了61.6%，一氧化碳釋放量降低了53.9%，具有高效阻燃抑煙性能。

實例2

量取2ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入6ml質量分數為90%乙醇溶液中，在53℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌水解28min，得水解液，將水解液與170g低聚合度聚磷酸銨，700ml無水乙醇混合，在63℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌55min，隨后減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨；稱取98.6g硝酸鎂，46.4g硝酸鋁，加入330ml去離子水中，在28℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌35min，再加入8g多壁碳納米管，1.0g硝酸鑭，繼續(xù)攪拌2h，得混合液，隨后滴加質量分數為20%氫氧化鈉溶液調節(jié)混合液ph為11.3，滴加完畢后保溫反應2h，再在75℃恒溫水浴下靜置9h，冷卻至室溫后過濾，用去離子水洗滌濾渣4次，再將濾渣置于干燥箱中，在65℃下干燥3h，得改性水滑石；取30cm×30cm×1cm楊木板，置于干燥箱中，在108℃下干燥至楊木板含水率為35%，再以200w微波加熱至145℃，膨化處理25s，隨后置于干燥箱中，在108℃下干燥至楊木板含水率為11%，得膨化處理楊木板；稱取38g改性聚磷酸銨，加入88ml去離子水中，攪拌混合均勻后加入17g改性水滑石，以300w超聲波超聲分散2h，得浸漬液，將浸漬液與膨化處理楊木板裝入超聲波浸漬設備中，在33℃下，以200w超聲波浸漬處理4min，隨后取出楊木板，并置于鼓風干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得阻燃抑煙木材；經檢測，本發(fā)明制備的阻燃抑煙木材阻燃效果好，耐熱性高，耐熱性可達412℃，且燃燒110s后熄滅，其總熱釋放量下降了92%，總煙釋放量降低了63.6%，一氧化碳釋放量降低了57.2%，具有高效阻燃抑煙性能。

實例3

量取2ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入8ml質量分數為90%乙醇溶液中，在55℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌水解30min，得水解液，將水解液與180g低聚合度聚磷酸銨，800ml無水乙醇混合，在65℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌60min，隨后減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨；稱取106.6g硝酸鎂，51.2g硝酸鋁，加入360ml去離子水中，在30℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌40min，再加入10g多壁碳納米管，1.5g硝酸鑭，繼續(xù)攪拌2h，得混合液，隨后滴加質量分數為20%氫氧化鈉溶液調節(jié)混合液ph為11.5，滴加完畢后保溫反應2h，再在80℃恒溫水浴下靜置10h，冷卻至室溫后過濾，用去離子水洗滌濾渣5次，再將濾渣置于干燥箱中，在70℃下干燥3h，得改性水滑石；取30cm×30cm×1cm楊木板，置于干燥箱中，在110℃下干燥至楊木板含水率為40%，再以200w微波加熱至150℃，膨化處理30s，隨后置于干燥箱中，在110℃下干燥至楊木板含水率為12%，得膨化處理楊木板；稱取45g改性聚磷酸銨，加入105ml去離子水中，攪拌混合均勻后加入18g改性水滑石，以300w超聲波超聲分散2h，得浸漬液，將浸漬液與膨化處理楊木板裝入超聲波浸漬設備中，在35℃下，以200w超聲波浸漬處理5min，隨后取出楊木板，并置于鼓風干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得阻燃抑煙木材；經檢測，本發(fā)明制備的阻燃抑煙木材阻燃效果好，耐熱性高，耐熱性可達446℃，且燃燒100s后熄滅，其總熱釋放量下降了95%，總煙釋放量降低了64.3%，一氧化碳釋放量降低了60.2%，具有高效阻燃抑煙性能。