一种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板及其生产工艺，所述复合木板由普通木板和碳纤维层组成，通过将普通木板采用溶剂浸没，蒸汽干燥，阻燃剂浸泡、溶剂稀释的酸酐酰化反应后，干燥，与碳纤维结构层胶粘复合制成。所述生产工艺是将普通木板进行预处理，溶剂浸没，进行蒸汽干燥，抽真空，用阻燃剂将其浸没，加压；然后卸压、卸阻燃剂，抽真空，再加入溶剂浸没，蒸汽干燥，加入用溶剂稀释的酸酐溶液将木板浸没，进行酰化反应，反应结束后，排出液体，抽真空，加入溶剂将其浸没后，蒸汽干燥、抽真空，然后与碳纤维进行胶粘，得到乙酰化阻燃型碳纤维复合木板。本发明制得的复合木板阻燃防火，性能优越，适用范围广。
【专利说明】
一种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板及其生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种复合木板，具体是涉及一种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板及其生 产工艺。
【背景技术】
[0002] 木材是由90 %的纤维素、半纤维素、木质素、水及10%的抽提物和灰分等组成，主 要化学成分的分子结构、性质及相互间的关系不仅是木材各种性质的物质基础，也是木材 改性和阻燃处理的化学基础。
[0003] 阻燃木材的阻燃性能与阻燃剂的性能和用量有关，还与阻燃剂在木材中的分布状 态有关。阻燃处理对木材强度、吸湿性等的影响取决于所用阻燃剂的种类、酸碱性及处理工 艺条件。因此，选择合适的阻燃处理工艺，既能提高阻燃性能，而又不破坏木材的物理力学 性能和工艺性能。
[0004] 木材的阻燃处理方法有很多，主要有常压浸注法、热压法、复合法等。常压浸注法 就是在常压条件下，将阻燃剂溶液注入到木材或木质人造板中，该方法工艺简单、成本低 廉、设备投资少，缺点是只适于处理单板等厚度较薄（1~3cm)的材料，以及渗透性能较好的 材质。热压法适用于人造板生产，对板材的物理力学性能影响很小，但在通过热压将阻燃剂 渗入板内时，易使板材表面鼓泡。复合法是在人造板生产中，在胶粘剂或木纤维中拌入阻燃 剂，但阻燃剂的加入会影响胶粘剂的固化。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服上述现有技术所存在的缺点和不足，提供一种乙酰化阻 燃型碳纤维复合木板及其生产工艺。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板，由普通木板和碳纤维层组成，通过将普通木 板采用溶剂浸没，蒸汽干燥，阻燃剂浸泡、溶剂稀释的酸酐酰化反应后，干燥，与碳纤维结构 层胶粘复合制成。
[0008] 上述所述普通木板为厚度5~10cm的木质板材。
[0009] 上述所述碳纤维结构层的层厚为2mm，所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基 碳纤维和酚醛基碳纤维中的任一种。
[0010] 上述所述胶粘采用的胶粘剂为阻燃胶粘剂
[0011] -种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的生产工艺，包括以下步骤：
[0012] (1)将普通木板放入反应釜中，并加入溶剂将其完全浸没10~15min，在100~120 °C下进行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量为8~15 %的木板；
[0013] (2)采用浓度10~15 %的阻燃剂浸没步骤1)得到的木板，加压至IMPa，维持20~ 30min，卸压、卸阻燃剂，抽真空至100~200Pa，再加入溶剂至将木板完全浸没10~15min，在 100~120°C下进行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量为5~12%的木板；
[0014] (3)采用溶剂稀释酸酐，得到浓度为20~40%的酸酐，采用浸泡的方式，加到步骤 2)所得的木板中，在IMPa、100~130°C下反应8~16h，反应结束后，排出液体，抽真空至100 ~200Pa，得到含水量为5~10%的木板；
[0015] (4)向步骤3)所得的木板中添加溶剂，浸没10~15min，再在100°C~120°C下进行 蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量为5~10%的木板；
[0016] (5)在常温常压下，采用阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片状的碳 纤维胶粘，压合，得到乙酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[00?7]上述所述的溶剂为苯、甲苯、乙苯中的任一种，优选为苯。
[0018] 上述所述的阻燃剂为浓度为10%的KD-I、FRW、磷酸二氢氨一硼酸(MAP-H3B〇3)、N-羟甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺中的任一种，优选为KD-I。
[0019] 上述所述的酸酐为甲酸酐、乙酸酐、苯甲酸酐、苯乙酸酐中的任一种，优选为乙酸 酐。
[0020] 与现技术相比，本发明的优点和有益效果主要有：
[0021] 1、本发明制得的复合木板遇明火不会燃烧，只能轻度炭化，极大改变了木材阻燃 的性质，拓宽了木材的应用范围，而且复合木板尺寸稳定，在潮湿暴露条件下，木材膨胀少 于15%，阻燃木材氧指数超过42%，烟密度小于43kg/m3并有抗木菌和白蚁的侵袭性，抗老 化，且不降低抗冲击强度，湿抗压强度提高一倍，顺纹抗压强度> lOOMPa，抗弯强度>200MPa， 端面硬度>1〇〇〇〇Ν，密度>0.8g/cm3〇
[0022] 2、本发明生产工艺简单，成本低，适合用于处理厚度为1~5cm的普通木板，制得的 复合木板表面平滑，不会鼓泡。
[0023] 3、本发明生产工艺步骤(2)中，反应结束后将阻燃剂排出，经过滤分离、添加阻燃 剂等操作，可重复使用。生产工艺步骤(3)、（4)中，反应结束后将液体排出，经蒸馏分离，可 得到溶剂苯、乙酸酐及乙酸溶液。可重复利用率高，因此成本低。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的复合木板的结构层剖面示意图；
[0025]图中：1.普通木板，2.碳纤维层。
【具体实施方式】
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明， 并不用于限定本发明。
[0027] 如附图1所示，为本发明的一种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板，由普通木板和碳纤 维层组成，所述复合木板通过将普通木板采用溶剂干燥和阻燃剂浸泡、酰化反应后，干燥， 与碳纤维结构层胶粘复合制成。
[0028]上述所述普通木板为厚度5~10cm的木质板材。
[0029]上述所述碳纤维结构层的层厚为2mm，所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基 碳纤维和酚醛基碳纤维中的任一种。
[0030]本发明的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的生产工艺实施例如下：
[0031] 实施例1:
[0032] (1)将尺寸为100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反应釜中，并加入溶剂苯将其完 全浸没lOmin，在100°C下进行蒸汽干燥，抽真空至200Pa，得到含水量为8~15 %的木板； [0033] (2)采用浓度10 %的KD-I阻燃剂浸没步骤1)得到的木材，加压至IMPa，维持 20min，卸压、卸KD-I阻燃剂，抽真空至200Pa，再加入溶剂至将木板完全浸没lOmin，在100°C 下进行蒸汽干燥，抽真空至200Pa，得到含水量为6~12 %的木板；
[0034] (3)采用溶剂稀释乙酸酐，得到浓度为20%的乙酸酐，采用浸泡的方式，加到步骤 2)所得的木板中，在IMPa、100 °C下反应8，反应结束后，排出液体，抽真空至200Pa，得到含水 量为5~10%的木板；
[0035] (4)向步骤3)所得的木板中添加溶剂苯，浸没lOmin，再在100°C下进行蒸汽干燥， 抽真空至200Pa，得到含水量为5~8 %的木板；
[0036] (5)在常温常压下，采用一般性阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片 状的碳纤维胶粘，压合，得到乙酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[0037] 实施例2:
[0038] (1)将尺寸为100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反应釜中，并加入甲苯溶剂将其 完全浸没12min，在110°C下进行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量为8~14%的木板； [0039] (2)采用浓度10%的FRW阻燃剂浸没步骤1)得到的木材，加压至IMPa，维持25min， 卸压、卸FRW阻燃剂，抽真空至150Pa，再加入甲苯溶剂至将木板完全浸没12min，在110°C下 进行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量为5~11 %的木板；
[0040] (3)采用甲苯溶剂稀释甲酸酐，得到浓度为25%的甲酸酐，采用浸泡的方式，加到 步骤2)所得的木板中，在IMPa、120 °C下反应1 Oh，反应结束后，排出液体，抽真空至150Pa，得 到含水量为5~10 %的木板；
[0041] (4)向步骤3)所得的木板中添加甲苯溶剂，浸没12min，再在110°C下进行蒸汽干 燥，抽真空至150Pa，得到含水量为3~8 %的木板；
[0042] (5)在常温常压下，采用一般性阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片 状的碳纤维胶粘，压合即得到酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[0043] 实施例3:
[0044] (1)将尺寸为100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反应釜中，并加入乙苯溶剂将其 完全浸没12min，在120 °C下进行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量为8~15 %的木板；
[0045] (2)采用浓度10%的磷酸二氢氨一硼酸阻燃剂浸没步骤1)得到的木材，加压至 IMPa，维持25min，卸压、卸磷酸二氢氨一硼酸阻燃剂，抽真空至150Pa，再加入苯溶剂至将木 板完全浸没12min，在120°C下进行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量为5~12%的木 板；
[0046] (3)采用溶剂稀释苯甲酸酐，得到浓度为25%的苯甲酸酐，采用浸泡的方式，加到 步骤2)所得的木板中，在IMPa、120 °C下反应16h，反应结束后，排出液体，抽真空至150Pa，得 到含水量为5~10 %的木板；
[0047] (4)向步骤3)所得的木板中添加乙苯溶剂，浸没12min，再在120°C下进行蒸汽干 燥，抽真空至150Pa，得到含水量为5~8 %的木板；
[0048] (5)在常温常压下，采用一般性阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片 状的碳纤维胶粘，压合即得到酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[0049] 实施例4:
[0050] (1)将尺寸为100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反应釜中，并加入苯溶剂将其完 全浸没12min，在120°C下进行蒸汽干燥，抽真空至lOOPa，得到含水量为8~14%的木板；
[0051] (2)采用浓度10%的N-羟甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃剂浸没步骤1)得 到的木材，加压至IMPa，维持30min，卸压、卸N-羟甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃剂， 抽真空至l〇〇Pa，再加入苯溶剂至将木板完全浸没12min，在120°C下进行蒸汽干燥，抽真空 至lOOPa，得到含水量为5~11 %的木板；
[0052] (3)采用苯溶剂稀释苯乙酸酐，得到浓度为30%的苯乙酸酐，采用浸泡的方式，加 到步骤2)所得的木板中，在IMPa、130 °C下反应14h，反应结束后，排出液体，抽真空至100Pa， 得到含水量为5~8 %的木板；
[0053] (4)向步骤3)所得的木板中添加溶剂苯，浸没12min，再在120°C下进行蒸汽干燥， 抽真空至l〇〇Pa，得到含水量为3~8 %的木板；
[0054] (5)在常温常压下，采用一般性阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片 状的碳纤维胶粘，压合即得到酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[0055] 实施例5:
[0056] (1)将尺寸为100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反应釜中，并加入苯溶剂将其完 全浸没15min，在120 °C下进行蒸汽干燥，抽真空至100Pa，得到含水量为8~12 %的木板； [0057] (2)采用浓度15 %的KD-I阻燃剂浸没步骤1)得到的木材，加压至IMPa，维持30min， 卸压、卸KD-I阻燃剂，抽真空至100Pa，再加入苯溶剂至将木板完全浸没15min，在120 °C下进 行蒸汽干燥，抽真空至l〇〇Pa，得到含水量为5~10%的木板；
[0058] (3)采用溶剂稀释乙酸酐，得到浓度为35%的乙酸酐，采用浸泡的方式，加到步骤 2)所得的木板中，在IMPa、130 °C下反应16h，反应结束后，排出液体，抽真空至100Pa，得到含 水量为5~8 %的木板；
[0059] (4)向步骤3)所得的木板中添加溶剂苯，浸没15min，再在120°C下进行蒸汽干燥， 抽真空至l〇〇Pa，得到含水量为3~7 %的木板；
[0060] (5)在常温常压下，采用一般性阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片 状的碳纤维胶粘，压合即得到乙酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[0061 ] 实施例6:
[0062] (1)将尺寸为100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反应釜中，并加入甲苯溶剂将其 完全浸没15min，在120 °C下进行蒸汽干燥，抽真空至100Pa，得到含水量为8~12 %的木板；
[0063] (2)采用浓度15%的N-羟甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃剂浸没步骤1)得 到的木材，加压至IMPa，维持30min，卸压、卸N-羟甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃剂， 抽真空至l〇〇Pa，再加入甲苯溶剂至将木板完全浸没15min，在120°C下进行蒸汽干燥，抽真 空至100Pa，得到含水量为5~10 %的木板；
[0064] (3)采用溶剂稀释乙酸酐，得到浓度为40%的乙酸酐，采用浸泡的方式，加到步骤 2)所得的木板中，在IMPa、130 °C下反应16h，反应结束后，排出液体，抽真空至100Pa，得到含 水量为5~7 %的木板；
[0065] (4)向步骤3)所得的木板中添加甲苯溶剂，浸没15min，再在120°C下进行蒸汽干 燥，抽真空至lOOPa，得到含水量为3~6 %的木板；
[0066] (5)在常温常压下，采用一般性阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片 状的碳纤维胶粘，压合即得到乙酰化阻燃型碳纤维复合木板。
[0067]按国标(GB/T 12441-2005)模拟大板燃烧法测试乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的 阻燃性能，国标(GB/T 8627-2007)测试复合木板的烟密度，国标(GB/T15104-2006)等方法 测试复合木板的力学性能，六次测定平均结果如下表1:
[0068]表 1
[0070]由表1可知，采用本发明制备的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板平均耐火时间大大 高于空白木板，氧指数达到了 42~48,烟密度大幅度降低，顺纹抗压强度>100MPa，抗弯强度 >200MPa，端面硬度 Μ0000Ν。
[0071]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】。当然，本发明还可有其它多种实施 例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本 发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种乙酰化阻燃型碳纤维复合木板，由普通木板和碳纤维层组成，其特征在于，所述 复合木板通过将普通木板采用溶剂浸没，蒸汽干燥，阻燃剂浸泡、溶剂稀释的酸酐酰化反应 后，干燥，与碳纤维结构层胶粘复合制成。2. 根据权利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板，其特征在于，所述普通木板为 厚度5~10cm的木质板材。3. 根据权利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板，其特征在于，所述碳纤维结构 层的层厚为2mm，所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和酚醛基碳纤维中的任 一种。4. 根据权利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板，其特征在于，所述胶粘采用的 胶粘剂为阻燃胶粘剂。5. -种根据权利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的生产工艺，其特征在于， 包括以下步骤： (1) 将普通木板放入反应釜中，并加入溶剂将其完全浸没10~15min，在100~120°C下 进行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量为8~15%的木板； (2) 采用浓度10~15 %的阻燃剂浸没步骤1)得到的木板，加压至IMPa，维持20~30min， 卸压、卸阻燃剂，抽真空至100~200Pa，再加入溶剂至将木板完全浸没10~15min，在100~ 120°C下进行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量为5~12%的木板； (3) 采用溶剂稀释酸酐，得到浓度为20~40%的酸酐，采用浸泡的方式，加到步骤2)所 得的木板中，在lMPa、100~130°C下反应8~16h，反应结束后，排出液体，抽真空至100~ 200Pa，得到含水量为5~10%的木板； (4) 向步骤3)所得的木板中添加溶剂，浸没10~15min，再在100°C~120°C下进行蒸汽 干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量为5~10 %的木板； (5) 在常温常压下，采用阻燃胶粘剂将步骤4)得到的木板的其中一面与片状的碳纤维 胶粘，压合，得到乙酰化阻燃型碳纤维复合木板。6. 根据权利要求5所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的生产工艺，其特征在于:所述 的溶剂为苯、甲苯、乙苯中的任一种。7. 根据权利要求5所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的生产工艺，其特征在于:所述 的阻燃剂为浓度为10%的KD-I、FRW、磷酸二氢氨一硼酸(MAP-H3B〇3)、N-轻甲基-3-(二甲氧 基磷酰基)丙酰胺中的任一种。8. 根据权利要求5所述的乙酰化阻燃型碳纤维复合木板的生产工艺，其特征在于:所述 的酸酐为甲酸酐、乙酸酐、苯甲酸酐、苯乙酸酐中的任一种。
【文档编号】B32B9/04GK106078975SQ201610382962
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月1日 公开号201610382962.7, CN 106078975 A, CN 106078975A, CN 201610382962, CN-A-106078975, CN106078975 A, CN106078975A, CN201610382962, CN201610382962.7
【发明人】盛建国, 朱桂生, 吴晓金, 朱言萍, 陈亚玲
【申请人】江苏科技大学