本发明涉及木质复合材料，具体涉及一种基于赖氨酸-atmp诱导二氧化硅矿化改性木材的制备方法。
背景技术：
1、目前，木质材料在家居领域的阻燃处理主要依赖无机阻燃剂（如氢氧化铝、磷酸盐）和有机阻燃剂（如卤素化合物、磷氮系化合物）。例如：
2、中国专利申请cn108410010a公开了一种用于聚苯乙烯水泥基保温板的无机阻燃剂，通过物理填充或表面涂层实现阻燃。但存在与木材结合力弱、易脱落的问题，且高添加量（>30%）会导致材料密度增加、力学性能下降，抗弯强度下降20%以上。
3、中国专利申请cn113354822a公开了一种含卤素聚合型有机磷酸酯阻燃剂及其制备方法和应用，通过化学改性提升阻燃性。但含卤素或磷的化合物在燃烧时释放有毒气体（如二噁英、卤化氢），不符合绿色建材标准（如gb8624-2012中b1级要求）。
4、此外，纳米氧化石墨烯/聚磷酸铵体系这类复合阻燃技术虽能提升阻燃效率，但纳米材料分散性差、成本高，且对木材细胞壁的渗透能力有限，难以实现均匀矿化。
5、柚木天然硅沉积、植酸基阻燃剂改性这类仿生矿化技术为木材功能化提供了新思路，但仍存在以下瓶颈：
6、（1）活性生物模板依赖性强：现有技术多依赖植物体内活性细胞（如形成层）调控矿化过程，难以直接应用于速生林木材（如桉木）的工业化改性。
7、（2）矿化均匀性差：传统物理浸渍法（如溶胶-凝胶法）导致无机物（如sio2）仅填充于细胞腔或间隙，未与细胞壁组分（纤维素、木质素）形成化学键合，导致阻燃层易剥落、力学性能提升有限。
8、（3）环保性不足：部分改性剂（如硼酸锌、三聚氰胺磷酸盐）虽阻燃效果显著，但存在生物毒性风险，不符合欧盟reach法规对家居材料的环保要求。而且高温高压脱木素导致半纤维素降解，木材脆性增加。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是针对现有木材阻燃改性技术中存在的阻燃效率与力学性能失衡、环保性不足、矿化均匀性差、工艺能耗高等不足，提供一种操作便捷、生物分子可定向调控、力学-阻燃性能协调增强且绿色环保的基于赖氨酸-atmp诱导二氧化硅矿化改性木材的制备方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
3、一种基于赖氨酸-atmp诱导二氧化硅矿化改性木材的制备方法，包括以下步骤：
4、包括以下步骤：
5、步骤s1、将木材进行预处理，得到绝干木材；
6、步骤s2、将绝干木材进行脱木素处理，得到脱木素木材；
7、步骤s3、制备改性剂，按照预设的摩尔质量比，将氨基三甲基磷酸（atmp）与赖氨酸（lysine）混合均匀，得到lysine-atmp混合液；
8、步骤s4、制备sio2溶胶，将正硅酸乙酯（teos）与水按照预设的质量比例混合均匀，加酸调ph至2～3，搅拌至混合溶液呈无色透明状，将制备得到的无色透明溶液进行超声处理，得到sio2溶胶；
9、步骤s5、先将脱木素木材置于atmp-lysine溶液中进行真空压力浸渍，得到改性木材半成品，再将改性木材半成品置于sio2溶胶中进行真空压力浸渍，处理后的木材冲洗去除表面残留物，并干燥，得到矿化改性木材。
10、作为本发明的进一步改进，所述步骤s5中，将脱木素木材置于atmp-lysine溶液中进行真空压力浸渍的具体步骤为，先将脱木素木材浸没于atmp-lysine溶液中，并置于真空烘箱内，将压力降至-0.8 ±0.1mpa，并保持3±0.1h，随后将木材与atmp-lysine溶液一同转移至真空加压浸渍罐中，加压至0.6±0.1mpa，并保持6±0.1 h，得到改性木材半成品。
11、作为本发明的进一步改进，将改性木材半成品置于sio2溶胶中进行真空压力浸渍的具体步骤为，先将改性木材半成品浸没于sio2溶胶中，并置于真空烘箱内，将压力降至-0.8±0.1mpa，并保持3±0.1h，随后将木材与sio2溶胶一同转移至真空加压浸渍罐中，加压至0.6±0.1mpa，并保持6±0.1 h。
12、作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中，木材预处理的具体步骤包括：
13、步骤s11、将木材样品在室温下用水浸泡24±0.5 h，以去除表面污染物和水溶性抽提物；
14、步骤s12、待木材样品在室内自然干燥后，对木材样品进行微波处理；
15、步骤s13、将微波处理后的木材样品干燥，得到绝干木材，并将绝干木材存放在干燥皿中，以备后续使用。
16、作为本发明的进一步改进，所述步骤s13中，采用梯度干燥的方式对木材样品进行干燥，逐步将干燥温度提升至40℃、60℃、80℃，最后达到105℃；每个梯度温度持续干燥3±0.1h。
17、作为本发明的进一步改进，所述步骤s2中，绝干木材脱木素处理的具体步骤包括：
18、步骤s21、配制摩尔质量比为1∶1的氢氧化钠（naoh）和亚硫酸钠（na2so3）混合溶液，并将绝干木材浸渍在混合溶液中6±0.1h；
19、步骤s22、将浸渍后的木材与混合溶液一同置于真空干燥箱中，并在-0.8±0.1mpa的压力条件下保持3±0.1h；
20、步骤s23、将木材与混合溶液一同转移至加热装置中，升温至80±5℃，并保持6±0.1h；
21、步骤s24、取出木材并清洗，将木材干燥，以备后续实验使用。
22、作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中，氨基三甲基磷酸（atmp）与赖氨酸（lysine）的摩尔质量比为1∶4～6。
23、作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中，正硅酸乙酯（teos）与水的质量比为1∶4～5。
24、作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中，逐滴加入浓度为12 mol/l的盐酸，调节溶液ph。
25、作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中，无色透明溶液进行超声处理的时长为1.5～2h。
26、本发明的创新点主要在于：本发明的改性方法利用赖氨酸（lysine）、氨基三甲基磷酸（atmp）和sio2共同作为矿化改性剂，赖氨酸属于氨基酸，经atmp修饰后具有催化矿化二氧化硅的能力（硅藻细胞壁矿化机制之一）。在本发明中，只有atmp中含有磷，但atmp起修饰作用，其含量不会太高，所以说本发明中并不是主要依靠磷来发挥阻燃作用。从增重率的角度来看，脱木素木材质量相对于天然木材下降8.3%，而经过赖氨酸-atmp诱导二氧化硅矿化改性木材质量相对于天然木材下降5.6%，可见赖氨酸、atmp与二氧化硅的含量相对较低，木材的阻燃性能的提升并非只有磷元素起作用。事实上，赖氨酸含有氮元素、atmp含有磷元素，而二氧化硅含有硅元素，矿化改性木材阻燃性能的提升更多是n-p-si协同的结果。结合试验结果发现，此种处理方式可以促进木材的自致密化，即与脱木素木材相比，矿化改性木材在没有进行热压处理的前提下，具有更高程度的自致密化现象发生，这也是提升改性木材阻燃性能的因素之一。再者，本发明利用atmp修饰赖氨酸诱导二氧化硅矿化改性木材的方法是一个新颖的方法，现有技术中暂未发现采用相同或者相似的方法对木材进行阻燃处理。具体来看，atmp能够与木材很好的结合（形成p-o-c键），其磷酸基团与赖氨酸的氨基基团能够形成离子配位键，使得atmp-赖氨酸体系能够很好地锚定在木材内部并以此诱导二氧化硅矿化，解决阻燃剂与木材结合不佳的问题，atmp-赖氨酸-二氧化硅构建的n-p-si阻燃体系与木材的自致密化共同构筑了高强阻燃木材。
27、与现有技术相比，本发明的优点在于：
28、（1）生物分子可定向调控：通过赖氨酸的氨基与氨基三甲基磷酸的磷酸基团协同作用，在木材细胞壁内构建仿生矿化微环境，引导二氧化硅纳米颗粒有序沉积。
29、（2）力学-阻燃协同增强：矿化过程与木材纤维形成氢键和共价交联，顺纹抗压强度、横纹抗压强度、抗拉伸强度以及抗弯强度分别提升了1.76倍、2.90倍、49.63%、1.61倍（对比未改性的天然木材），突破了传统阻燃剂导致木材力学性能下降的行业难题。
30、（3）工艺绿色环保：采用生物相容性分子（赖氨酸）和无毒水处理剂（氨基三甲基磷酸）进行木材改性，燃烧时释放的烟雾相比未改性的天然木材下降32.91%。