专利名称：一种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法
技术领域：
本发明属于木材功能性改良领域，具体涉及ー种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处
理方法。
背景技术：
木材存在易燃的问题，许多火灾发生及蔓延都与木材料直接相关。另外，与其它金属和石材等材料相比，木材(特别是速生材)密度小，自身硬度、耐磨性差，限制了其应用领域。针对木材易燃、硬度和耐磨性不好的缺点，人们开展了许多木材阻燃和增硬的研究，取得了ー些成果。但是，常规木材阻燃处理和木材增硬处理通常是分开进行，处理工艺繁琐，效率低。而且，木材阻燃处理和增硬处理过程中，阻燃剂很难深度进入木材内部，阻燃剂在木材内部分布不均匀，阻燃剂和增硬剂在木材中的附着力小，易流失，处理效果具有一定的时效性。因此，选择一剂多效的药剂，通过一定的物理、化学处理方法，开展木材阻燃和增硬耐磨一体化处理技术研究，实现木材阻燃、增硬、耐磨功能的高效复合，显著提高木材附加值非常必要。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法；该方法通过高强度微波处理速生木材，使具有一定含水率的速生木材内部迅速产生高温，高温促使速生木材细胞腔的水分迅速汽化，产生较高的蒸汽压。蒸汽压外冲的过程中在速生木材细胞壁形成微孔，从而大大提高速生木材的滲透性。然后，将微波处理后的速生木材浸入纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的水悬浮液中进行加压浸注处理。由于微波处理处理后的速生木材具有良好的滲透性，纳米氢氧化铝颗粒和硅烷偶联剂很容易通过速生木材细胞壁上的微孔进入速生木材内部，硅烷偶联剂起着双亲剂的作用，可以将纳米氢氧化铝和木材紧密的连接起来，提高纳米氢氧化铝在木材内部的“着床”力，避免加工和使用过程中产生流失。氢氧化铝是ー种环保型高效阻燃剂，而且具有较强的耐磨性。纳米级氢氧化铝颗粒，通过细胞壁上的微孔进入木材内部并附着在木材细胞壁上，既起到极好阻燃作用，而且可以对速生木材起到增硬作用，提高速生木材硬度和耐磨性，因此，通过上述处理可以达到速生木材高效阻燃和增硬耐磨功能的叠加与耦合。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现
一种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法，具体步骤如下
(1)将速生木材原料加工成厚度为10 200mm的方材或板材；然后置于干燥窑内干燥到含水率为22% 30% ;再置于微波处理室内进行微波处理，处理功率为10 30KW，处理时间为20 60s ；
(2)先将纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液输送至加压浸注罐，再将经过(I)处理的木材浸没在纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液中，盖上浸注罐顶盖，加压处理，压カ为0. 6 I. 2MPa，加压浸注时间为20 40min ;然后卸压，打开浸注罐顶盖，将木材取出，再置于干燥窑内干燥到含水率为8% 12%步骤(2)中输送至加压浸注罐的木材与悬浮水溶液的质量比为1:20。所述纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液的制备方法为将纳米氢氧化铝粉末和硅烷偶联剂倒入装有25 35°C热水的带有搅拌器的容器中，开启搅拌器，转速IOOOr/min,搅拌8 12min,即可制得。所述水、纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂质量比为100:20:0.5。有益效果利用本发明处理的木材细胞壁内外都附着了均匀的纳米氢氧化铝颗粒，具有显著地阻燃性能，同时，纳米氢氧化铝颗粒在木材内起到了极强的增硬作用，木材硬度及耐磨性明显提高。同吋，由于添加了硅烷偶联剂，纳米氢氧化铝在木材细胞壁上的“着床”力大大提高，木材使用过程中基本不会出现阻燃剂和增硬耐磨剂的流失，速生材阻燃性能、硬度和耐磨性不会在使用过程中降低。利用该发明方法处理后的速生木材阻燃等级达到BI级，速生木材顺纹抗压强度62. IMPa,侧面硬度7965N，端面硬度8804N，耐磨性能达到 WR2 (彡 5000r)o
图I为速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理流程图。
具体实施例方式为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进ー步阐述本发明。如图I所示,速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理流程图,对于各种速生木材均可按照该流程图进行处理，得到具有高效阻燃和增硬耐磨功能的速生木材。实施例I
(1)速生杨木方(板)材加工将新伐的木材加工成厚度为80mm的方材或板材；
(2)速生杨木方(板)材干燥将木方(板)材送入干燥窑内干燥到含水率为24%；
(3)高强微波处理将干燥好的木材送至微波处理室进行微波处理；处理功率为10KW，处理时间为50s ；
(4)配制纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液将一定量的纳米氢氧化铝粉末和硅烷偶联剂倒入装有30°C热水的带有搅拌器的容器中，开启搅拌器，转速1000r/min，搅拌lOmin，制得纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液；其中水、纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂质量比为100:20:0. 5 ；
(5)加压浸注处理将配制好的纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液倒入加压浸注罐，再将木材浸没悬浮水溶液中，盖上浸注罐顶盖，加压处理；压カ为0. 8MPa，加压浸注时间为30min ;木材与悬浮水溶液质量比为1:20 ;
(6)干燥处理卸压，打开浸注罐顶盖，将加压浸注的木材从浸注罐取出，然后送入木材干燥窑，采用常规木材干燥方法进行干燥处理，使木材含水率达到10%左右。实施例2
(1)速生桉木方(板)材加工将新伐的木材加工成厚度为150mm的方材或板材；
(2)速生桉木方(板)材干燥将木方(板)材送入干燥窑内干燥到含水率为27%；(3)高强微波处理将干燥好的木材送至微波处理室进行微波处理；处理功率为25KW，处理时间为40s ；
(4)配制纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液将一定量的纳米氢氧化铝粉末和硅烷偶联剂倒入装有30°C热水的带有搅拌器的容器中，开启搅拌器，转速1000r/min，搅拌lOmin，制得纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液；水、纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂质量比为 100:20:0. 5 ；
(5)加压浸注处理将配制好的纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液倒入加压浸注罐，再将木材浸没悬浮水溶液中，盖上浸注罐顶盖，加压处理；压カ为IMPa，加压浸注时间为40min ;木材与悬浮水溶液质量比为1:20 ;
(6)干燥处理卸压，打开浸注罐顶盖，将加压浸注的木材从浸注罐取出，然后送入木材干燥窑，采用常规木材干燥方法进行干燥处理，使木材含水率达到10%左右。 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法，其特征在于，具体步骤如下 (I)将速生木材原料加工成厚度为10 200mm的方材或板材；然后置于干燥窑内干燥到含水率为22% 30% ;再置于微波处理室内进行微波处理，处理功率为10 30KW，处理时间为20 60s ； (2 )先将纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液输送至加压浸注罐，再将经过(I)处理的木材浸没在纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液中，盖上浸注罐顶盖，加压处理，压カ为0. 6 I. 2MPa，加压浸注时间为20 40min ;然后卸压，打开浸注罐顶盖，将木材取出，再置于干燥窑内干燥到含水率为8% 12%。
2.根据权利要求I所述的ー种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法，其特征在干， 步骤(2)中输送至加压浸注罐的木材与悬浮水溶液的质量比为1:20。
3.根据权利要求I所述的ー种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法，其特征在干，所述纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液的制备方法为将纳米氢氧化铝粉末和硅烷偶联剂倒入装有25 35°C热水的带有搅拌器的容器中，开启搅拌器，转速1000r/min，搅拌8 12min,即制得。
4.根据权利要求3所述的ー种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法，其特征在干，所述水、纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂质量比为100:20:0. 5。
全文摘要
一种速生木材阻燃增硬耐磨一体化处理方法，具体步骤如下(1)将速生木材原料加工成方材或板材；然后置于干燥窑内干燥；再置于微波处理室内进行微波处理；(2)先将纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液输送至加压浸注罐，再将经过(1)处理的木材浸没在纳米氢氧化铝和硅烷偶联剂的悬浮水溶液中，盖上浸注罐顶盖，加压处理；然后卸压，打开浸注罐顶盖，将木材取出，再置于干燥窑内干燥。利用本发明处理后的速生木材阻燃等级达到B1级，速生木材顺纹抗压强度62.1MPa，侧面硬度7965N，端面硬度8804N，耐磨性能达到WR2(≥5000r)。
文档编号B27K5/00GK102615685SQ20121012345
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者吴义强, 李新功, 李贤军, 郑霞 申请人:中南林业科技大学