本发明涉及木材改性处理技术领域，特别涉及一种木材阻燃浸渍处理工艺。
背景技术：
木材是一种可再生、可再循环利用和可自然降解的绿色材料和生物资源，在建筑、交通运输、家具及室内装修等领域有广泛应用。但木材存在一些缺陷，如易燃性、易腐朽、不耐磨等，这将大大限制了其的应用效果和应用领域。因此，为了得到高性能和高附加值的木材制品，通常在木材使用前采用浸渍处理方法进行必要的功能改性，以克服其在阻燃、防腐等方面的不足。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种木材阻燃浸渍处理工艺，本发明不仅可以提高木材的阻燃性能，而且可以改善其防腐性性能和耐磨性能，从而提高其应用效果和应用领域。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明提出了一种木材阻燃浸渍处理工艺，该工艺包括下述步骤：
s1.干燥处理：先将待处理木材放置于50℃～60℃条件下进行预干燥处理，然后再在105℃～110℃条件下将其干燥到含水量小于10％；
s2.浸渍液的配制：将碳酸氢铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸钠、硼酸、硼砂、纳米二氧化硅、香樟提取物和姜黄色素提取物按照以下重量体积比依次加入纯水中，并搅拌使其混合均匀：
碳酸氢铵15g/l～25g/l、磷酸二氢铵10g/l～15g/l、多聚磷酸钠20g/l～25g/l、硼酸5g/l～10g/l、硼砂5g/l～10g/l、纳米二氧化硅18g/l～25g/l、香樟木质部提取物20g/l～30g/l、姜黄色素提取物20g/l～30g/l；
s3.超声波预处理：将干燥后的木材放入超声波清洗设备中，先在频率为40khz，功率为300w的条件下处理60min，然后在频率为30khz，功率为200w的条件下处理30min；
s4.首次浸渍处理：将浸渍液倒入真空加压处理设备中，并将经过超声波预处理的木材浸泡于浸渍液中，先在-80kpa～-85kpa压力下真空处理20min～30min，然后在50kpa～80kpa压力下真空处理45min～60min，最后在300kpa～500kpa压力下真空处理60min～90min；
s5.微波处理：将首次浸渍处理后的木材放入微波处理设备内进行微波处理，该处理过程一共分为3个程序，即先在3kw～5kw的辐射功率下辐射1min～3min，然后在8kw～10kw的辐射功率下辐射5min～8min，最后在3kw～5kw的辐射功率下辐射3min～5min，三次辐射处理之间的间隔时间为3min；
s6.二次浸渍处理：将微波处理后的木材浸泡于浸渍液中，先在75℃～80℃条件下浸渍3h～5h，然后将温度降低至18℃～25℃，并在此温度范围内浸渍24h～36h；
s7.静置处理：将二次浸渍好的木材用透明塑料包裹住，然后置于室温条件下静置5h；
s8.烘干处理：静置结束后去掉透明塑料，改用铝箔纸将木材包裹住，先置于60℃～65℃条件下烘干30h～40h，然后置于100℃～105℃条件下烘干至恒重。
优选的，所述待处理木材为人工种植的杉木、松木和橡胶木中的任意一种。
优选的，s1步骤中所述的预干燥处理的时间为45min-60min。
优选的，所述纳米二氧化硅的粒度为100nm～300nm。
优选的，所述香樟提取物的提取方法为：取香樟木的木质部，将其粉碎后过40目筛，然后加入2倍体积的甲醇，室温下浸泡12h后置于60℃的温水中抽提8h，期间每1h钟震荡混匀一次，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到膏状的香樟提取物。
更优选的，所述甲醇的体积分数为97％，所述香樟木的树龄为40～50年。
优选的，所述姜黄色素提取物的提取方法为：将姜黄的块茎粉碎后过50目筛，然后往其中加入2倍体积的石油醚，搅拌混匀后室温放置30min，去除滤液后再加入2倍体积的石油醚，搅拌混匀后室温放置60min，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到粉末状的姜黄色素提取物。
更优选的，所述石油醚的沸程为60℃～90℃。
优选的，所述微波处理需在真空度为-0.10mpa～-0.05mpa条件下进行。
优选的，s7步骤中所述恒重的判断方法为：烘干过程中每隔2h称量一次木材的质量，直到最后两次重量之差不超过0.0029，即可认为该木材已经烘干至恒重。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的一种木材阻燃浸渍处理工艺，包括干燥处理、超声波预处理、首次浸渍处理、微波处理、二次浸渍处理、静置处理和烘干处理等工序，可以有效的将浸渍液锁定在木材的表面，并通过空隙渗透到木材的内部，使木材的表面及空隙生成保护结构；由于浸渍液中含有磷、氮、硼等的阻燃成分，可以在木材表面及空隙形成致密的阻燃结构，使其具有较好的阻燃效果；浸渍液中的香樟提取物成分和姜黄色素提取物成分，具有较好的抑菌效果，使木材具有较好的防腐蚀性能；浸渍液中的纳米二氧化硅成分可以分散于木材的表面及空隙中，使木材具有较好的耐磨性能；同时，整个浸渍过程无卤、低毒、无刺激性、无腐蚀性，安全环保。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
本实施例提供一种木材阻燃浸渍处理工艺，该工艺包括下述步骤：
s1.干燥处理：将待处理的杉木放置于202-0a型台式鼓风干燥箱中，先在50℃条件下进行45min的预干燥处理，然后再将温度调节至105℃条件下将其干燥到含水量小于10％，含水量的测定方法为：每隔1h测定一次木材的重量，直到最后两次重量之差的变化率小于10％为止，本实施例干燥后木材的含水量为9.13％；
s2.浸渍液的配制：将碳酸氢铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸钠、硼酸、硼砂、纳米二氧化硅、香樟提取物和姜黄色素提取物按照以下重量体积比依次加入纯水中，并搅拌使其混合均匀：
碳酸氢铵15g/l、磷酸二氢铵10g/l、多聚磷酸钠20g/l、硼酸5g/l、硼砂5g/l、纳米二氧化硅(粒度为100nm)18g/l、香樟木质部提取物20g/l、姜黄色素提取物20g/l；
其中，香樟提取物的提取方法为：取树龄为40年的香樟木的木质部，将其粉碎后过40目筛，然后加入2倍体积的甲醇(体积分数为97％)，室温下浸泡12h后置于60℃的温水中抽提8h，期间每1h钟震荡混匀一次，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到膏状的香樟提取物；
姜黄色素提取物的提取方法为：将姜黄的块茎粉碎后过50目筛，然后往其中加入2倍体积的石油醚(沸程为60℃～90℃)，搅拌混匀后室温放置30min，去除滤液后再加入2倍体积的石油醚，搅拌混匀后室温放置60min，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到粉末状的姜黄色素提取物；
s3.超声波预处理：将干燥后的木材放入sb-400dty型超声波清洗机中，先在频率为40khz，功率为300w的条件下处理60min，然后在频率为30khz，功率为200w的条件下处理30min；
s4.首次浸渍处理：将浸渍液倒入mc-150型真空加压罐中，并将经过超声波预处理的木材浸泡于浸渍液中，先在-80kpa压力下真空处理20min，然后在50kpa压力下真空处理45min，最后在300kpa压力下真空处理60min；
s5.微波处理：将首次浸渍处理后的木材放入mvd-6kw型微波真空低温干燥机内进行微波处理，该处理过程一共分为3个程序，即先在3kw的辐射功率下辐射1min，然后在8kw的辐射功率下辐射5min，最后在3kw的辐射功率下辐射3min，三次辐射处理之间的间隔时间为3min，辐射处理时的真空度为-0.10mpa；
s6.二次浸渍处理：将微波处理后的木材浸泡于浸渍液中，先在75℃条件下浸渍3h，然后将温度降低至18℃，并在此温度范围内浸渍24h；
s7.静置处理。将二次浸渍好的木材用透明塑料包裹住，然后置于室温条件下静置5h；
s8.烘干处理：静置结束后去掉透明塑料，改用铝箔纸将木材包裹住，并将其置dhg-9000型高温烘箱中，先在60℃条件下烘干30h，然后在100℃条件下烘干至恒重，烘干过程中每隔2h称量一次木材的质量，直到最后两次重量之差不超过0.0029，即可认为该木材已经烘干至恒重。
实施例2：
本实施例提供一种木材阻燃浸渍处理工艺，该工艺包括下述步骤：
s1.干燥处理：将待处理的松木放置于202-0a型台式鼓风干燥箱中，先在55℃条件下进行50min的预干燥处理，然后再将温度调节至108℃条件下将其干燥到含水量小于10％，含水量的测定方法为：每隔1h测定一次木材的重量，直到最后两次重量之差的变化率小于10％为止，本实施例干燥后木材的含水量为8.61％；
s2.浸渍液的配制：将碳酸氢铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸钠、硼酸、硼砂、纳米二氧化硅、香樟提取物和姜黄色素提取物按照以下重量体积比依次加入纯水中，并搅拌使其混合均匀：
碳酸氢铵20g/l、磷酸二氢铵12.5g/l、多聚磷酸钠22.5g/l、硼酸7.5g/l、硼砂7.5g/l、纳米二氧化硅(粒度为100nm)21g/l、香樟木质部提取物25g/l、姜黄色素提取物25g/l；
其中，香樟提取物的提取方法为：取树龄为45年的香樟木的木质部，将其粉碎后过40目筛，然后加入2倍体积的甲醇(体积分数为97％)，室温下浸泡12h后置于60℃的温水中抽提8h，期间每1h钟震荡混匀一次，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到膏状的香樟提取物；
姜黄色素提取物的提取方法为：将姜黄的块茎粉碎后过50目筛，然后往其中加入2倍体积的石油醚(沸程为60℃～90℃)，搅拌混匀后室温放置30min，去除滤液后再加入2倍体积的石油醚，搅拌混匀后室温放置60min，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到粉末状的姜黄色素提取物；
s3.超声波预处理：将干燥后的木材放入sb-400dty型超声波清洗机中，先在频率为40khz，功率为300w的条件下处理60min，然后在频率为30khz，功率为200w的条件下处理30min；
s4.首次浸渍处理：将浸渍液倒入mc-150型真空加压罐中，并将经过超声波预处理的木材浸泡于浸渍液中，先在-82kpa压力下真空处理25min，然后在65kpa压力下真空处理52min，最后在400kpa压力下真空处理75min；
s5.微波处理：将首次浸渍处理后的木材放入mvd-6kw型微波真空低温干燥机内进行微波处理，该处理过程一共分为3个程序，即先在4kw的辐射功率下辐射2min，然后在9kw的辐射功率下辐射6.5min，最后在4kw的辐射功率下辐射4min，三次辐射处理之间的间隔时间为3min，辐射处理时的真空度为-0.08mpa；
s6.二次浸渍处理：将微波处理后的木材浸泡于浸渍液中，先在78℃条件下浸渍4h，然后将温度降低至22℃，并在此温度范围内浸渍30h；
s7.静置处理。将二次浸渍好的木材用透明塑料包裹住，然后置于室温条件下静置5h；
s8.烘干处理：静置结束后去掉透明塑料，改用铝箔纸将木材包裹住，并将其置dhg-9000型高温烘箱中，先在62℃条件下烘干35h，然后在103℃条件下烘干至恒重，烘干过程中每隔2h称量一次木材的质量，直到最后两次重量之差不超过0.0029，即可认为该木材已经烘干至恒重。
实施例3：
本实施例提供一种木材阻燃浸渍处理工艺，该工艺包括下述步骤：
s1.干燥处理：将待处理的松木放置于202-0a型台式鼓风干燥箱中，先在60℃条件下进行60min的预干燥处理，然后再将温度调节至110℃条件下将其干燥到含水量小于10％，含水量的测定方法为：每隔1h测定一次木材的重量，直到最后两次重量之差的变化率小于10％为止，本实施例干燥后木材的含水量为8.73％；
s2.浸渍液的配制：将碳酸氢铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸钠、硼酸、硼砂、纳米二氧化硅、香樟提取物和姜黄色素提取物按照以下重量体积比依次加入纯水中，并搅拌使其混合均匀：
碳酸氢铵25g/l、磷酸二氢铵15g/l、多聚磷酸钠25g/l、硼酸10g/l、硼砂10g/l、纳米二氧化硅(粒度为100nm)25g/l、香樟木质部提取物30g/l、姜黄色素提取物30g/l；
其中，香樟提取物的提取方法为：取树龄为50年的香樟木的木质部，将其粉碎后过40目筛，然后加入2倍体积的甲醇(体积分数为97％)，室温下浸泡12h后置于60℃的温水中抽提8h，期间每1h钟震荡混匀一次，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到膏状的香樟提取物；
姜黄色素提取物的提取方法为：将姜黄的块茎粉碎后过50目筛，然后往其中加入2倍体积的石油醚(沸程为60℃～90℃)，搅拌混匀后室温放置30min，去除滤液后再加入2倍体积的石油醚，搅拌混匀后室温放置60min，最后经过旋转蒸发仪的减压蒸馏作用后得到粉末状的姜黄色素提取物；
s3.超声波预处理：将干燥后的木材放入sb-400dty型超声波清洗机中，先在频率为40khz，功率为300w的条件下处理60min，然后在频率为30khz，功率为200w的条件下处理30min；
s4.首次浸渍处理：将浸渍液倒入mc-150型真空加压罐中，并将经过超声波预处理的木材浸泡于浸渍液中，先在-85kpa压力下真空处理30min，然后在80kpa压力下真空处理60min，最后在500kpa压力下真空处理90min；
s5.微波处理：将首次浸渍处理后的木材放入mvd-6kw型微波真空低温干燥机内进行微波处理，该处理过程一共分为3个程序，即先在5kw的辐射功率下辐射3min，然后在10kw的辐射功率下辐射8min，最后在5kw的辐射功率下辐射5min，三次辐射处理之间的间隔时间为3min，辐射处理时的真空度为-0.05mpa；
s6.二次浸渍处理：将微波处理后的木材浸泡于浸渍液中，先在80℃条件下浸渍5h，然后将温度降低至25℃，并在此温度范围内浸渍36h；
s7.静置处理。将二次浸渍好的木材用透明塑料包裹住，然后置于室温条件下静置5h；
s8.烘干处理：静置结束后去掉透明塑料，改用铝箔纸将木材包裹住，并将其置dhg-9000型高温烘箱中，先在65℃条件下烘干40h，然后在105℃条件下烘干至恒重，烘干过程中每隔2h称量一次木材的质量，直到最后两次重量之差不超过0.0029，即可认为该木材已经烘干至恒重。
性能测试：
为证明本发明的技术效果，分别对实施例1-3中浸渍处理过的木材的阻燃性能、防腐蚀性能和耐磨性能进行了测试，具体的测试方法和结果如下：
一、阻燃性能测试：
(1)木材氧指数的测定
分别将实施例1-3中浸渍处理过的木材加工成100mm×100mm×10mm尺寸的试件，然后用参照gb/t2406-2009《塑料燃烧性能实验方法一氧指数法》，用氧指数仪分别测定各试件的氧指数。
测定结果表明，实施例1-3中的木材的氧指数值分别为34.6、38.4和47.1。根据传统的木材燃烧级别的划分，氧指数达到27以上为不燃材料。可见，经过本发明阻燃浸渍处理过的木材均达到了不燃材料的标准，具有较好的阻燃效果。
(2)点燃时间测定
根据gbt16172-2007《建筑材料热释放速率试验方法》，分别将实施例1-3中浸渍处理过的木材以及未浸渍处理过的杉木、松木和橡胶木加工成100mm×100mm×10mm尺寸的试件，以实施例1-3中的木材试件为实验组，以未浸渍处理过的杉木、松木和橡胶木试件为对照组进行点燃时间测定，测定时，将各组木材试件用电弧在辐射功率为50kw/m2条件下进行点燃试验，并分别记录各木材试件的点燃时间；
燃烧速度测定结果表明，实施例1中浸渍处理过的木材试件的点燃时间是230s，对照组杉木试件的点燃时间是50s；实施例2中浸渍处理过的木材试件的点燃时间是212s，对照组松木试件的点燃时间是35s；实施例3中浸渍处理过的木材试件的点燃时间是247s，对照组橡胶木试件的点燃时间是65s；一般来说点燃时间越大，材料越不易点燃，火灾危险性越小，可见，经过本发明阻燃浸渍处理过的木材均不易被点燃，火灾危险性较小，特别适用于室内的家具及室内装修领域。
二、防腐蚀性能测试
分别将实施例1-3中浸渍处理过的木材以及未浸渍处理过的杉木、松木和橡胶木加工成100mm×100mm×10mm尺寸的试件，以实施例1-3中的木材试件为实验组，以未浸渍处理过的杉木、松木和橡胶木试件为对照组，分别将各木材试件埋于平均湿度为70％的土壤中，一周后每隔一天观察木材的腐蚀状况，并记录出现腐蚀现象的时间。
防腐蚀性能测试结果表明，实施例1中浸渍处理过的木材试件出现腐蚀现象的时间25天，对照组杉木试件出现腐蚀现象的时间14天；实施例2中浸渍处理过的木材试件出现腐蚀现象的时间27天，对照组松木试件出现腐蚀现象的时间15天；实施例2中浸渍处理过的木材试件出现腐蚀现象的时间26天，对照组橡胶木试件出现腐蚀现象的时间14天；可见，经过本发明阻燃浸渍处理过的木材，其防腐蚀性能均得到了提高，从而大大延长了木材的使用寿命，特别适用于室内的家具及室内装修领域。
三、耐磨性能测试
分别将实施例1-3中浸渍处理过的木材以及未浸渍处理过的杉木、松木和橡胶木加工成100mm×100mm×10mm尺寸的试件，以实施例1-3中的木材试件为实验组，以未浸渍处理过的杉木、松木和橡胶木试件为对照组，分别将研磨轮置于试件上，并以5.0n的力作用于试件，然后旋转试件，旋转200转后分别测量各木材试件的损耗量。
耐磨性能测试结果表明，实施例1中浸渍处理过的木材试件的损耗量为0.235g，对照组杉木试件的损耗量为0.43g；实施例2中浸渍处理过的木材试件的损耗量为0.216g，对照组松木试件的损耗量为0.419g；实施例3中浸渍处理过的木材试件的损耗量为0.212g，对照组橡胶木试件的损耗量为0.416g；可见，经过本发明阻燃浸渍处理过的木材，其耐磨性能均得到了显著提高，从而大大延长了木材的使用寿命，特别适用于室内的家具及室内装修领域。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。