一种阻燃、保温轻型木质基材的制造方法与流程

本发明涉及一种阻燃、保温轻型木质基材的制造方法，属于木材加工技术领域。

背景技术：

《中国木材志》规定，气干密度在0.55g/cm³以下的木材称为轻质木材。常见的轻质木材包括泡桐属、杨属、冷杉属和云杉属等140余种。轻质木材是一种孔隙率大、密度小、对热可起屏蔽作用的天然隔音隔热材料，一般可将轻质木材作为保温建筑材料或室内装饰材料。但是由于轻质木材自身密度低，力学强度和表面硬度均比普通板材低，且其防火、防水性能也不佳，因此通常将其作为芯层填充材料，在表面覆贴防火板材、浸渍胶膜纸等增强材料制成复合板材在墙板、地板等场合使用，工序相对复杂，且两相材料之间的结合存在耐久性问题，从而导致在使用过程中表面材料发生脱落、剥皮等现象。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种阻燃、保温轻型木质基材的制造方法，通过对轻质木材表层进行浸渍密实化处理，并以疏水性材料将轻质木材的芯层密封，尽可能保持轻质木材芯层原有的特性，以便直接作为建筑装饰材料使用。该方法制造的轻型木质基材具有良好的阻燃效果，表面强度高，保温隔热和隔音效果好，且简化了轻质木材装饰板的制造工序，为轻质木材的加工利用提供新的思路。

为解决上述技术问题，本发明提供一种阻燃、保温轻型木质基材的制造方法，包括以下步骤：

将蒙脱土进行有机改性得到有机蒙脱土，然后将有机蒙脱土与树脂聚合物搅拌，制备有机蒙脱土改性树脂；

以疏水性材料将轻质木材的芯层密封，表层不做处理；

将处理后的整个轻质木材放入浸渍罐中，浸渍罐中加入有机蒙脱土改性树脂作为浸渍液，将轻质木材浸渍；

取出浸渍完毕的轻质木材进行热压。

优选地，将蒙脱土进行有机改性的方法为：采用有机改性剂进行蒙脱土有机改性，所述有机改性剂为季铵盐、季鏻盐、氨基酸、吡啶盐、有机盐酸盐、咪唑盐、表面活性剂、聚合物单体、有机酸、茂金属、偶联剂中的一种或多种。最常用的阳离子型有机改性剂一般采用十六或十八烷基三甲基铵盐。

优选地，所述树脂聚合物为低分子量的酚醛树脂、脲醛树脂或三聚氰胺树脂，所述有机改性蒙脱土的添加量占树脂聚合物质量的2～5％。

优选地，所述疏水性材料为石蜡、疏水性树脂或防水涂料，所述疏水性材料的附着量为每平方米涂饰200～500g。

优选地，所述轻质木材为密度为0.4g/cm³以下的轻质速生木材。

优选地，所述轻质木材芯层在厚度方向占木材50～70％，轻质木材上下表层15～25％留出。

优选地，所述有机蒙脱土改性树脂稀释至固含量为20～30％作为浸渍液。

优选地，所述处理后的整个轻质木材放入浸渍罐中抽真空1h，真空度0.09mpa；加入浸渍液后加压至0.8～1.2mpa，再保压1～2h。

优选地，所述热压在高频热压机内进行，热压条件为：热压温度为110～160℃，热压压力为2～8mpa，保压时间为10～90min。

优选地，进行热压之前，将所述浸渍后的轻质木材在高频热压机上预热，预热温度为50～100℃，预热时间为30～240s。

本发明所达到的有益效果：

(1)蒙托土作为一种价格低廉，资源丰富，性能优良的无机纳米材料，主要由纳米级厚度的硅酸盐al2o3·4sio2·3h2o片层构成。蒙脱土与聚合物复合后的改性聚合物的力学强度和热稳定性均显著提高，并赋予材料优异的力学性能、热性能和尺寸稳定性，使材料具有抗熔滴作用和阻燃屏蔽作用以及更好的胶合性能。本发明将纳米级蒙脱土进行有机改性，将片层内亲水层向疏水层转变，使蒙脱土与高聚物有更好的界面相容性。以有机蒙脱土改性树脂作为浸渍液，赋予木材优良的阻燃效果以及更好的胶合性能。

(2)本发明采用疏水性材料包裹轻质木材的芯层，阻止或减缓芯层这部分对水分的吸收，以使轻质木材的表层和芯层在浸渍过程形成不同的含水率分布情况，从而达到将轻质木材表面压缩的目的。轻质木材的表面由于未做密封处理，水分吸收的多，因此在热压过程中易软化，受压后其密实化程度高。另外，以疏水性材料将轻质木材的芯层密封，尽可能保持轻质木材芯层原有的特性，以便直接作为建筑装饰材料使用。本发明通过将木材的芯层保护起来的方法进行压缩，使木材仅表面或部分受到压缩，从而提高木材的体积利用率，降低成本。

(3)根据本发明方法获得的阻燃、保温轻型木质基材，与普通的轻质木材相比，其表面密度和硬度均有很大的提升，同时仍能最大程度地保留轻质木材特有的保温隔音的优点。本方法将轻质木材强化处理后作为筑装饰材料直接使用，可以简化轻质木材装饰板的制造工序，为轻质木材的加工利用提供新的思路。

附图说明

图1是本发明阻燃、保温轻型木质基材的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供一种阻燃、保温轻型木质基材的制造方法，包括以下步骤：

(1)取10g蒙脱土分散于200ml的体积比为1:1的乙醇与去离子水的混合溶液中，加热至80℃，调节ph值，高速搅拌1.5h后加入1.82g十六烷基三甲基溴化铵分析纯，继续搅拌2h。等待溶液静置分层，自然冷却，再用去离子水反复冲洗，直至滴加1.0％agno3溶液无白色或者黄色沉淀为止，然后高速离心分离，完成蒙脱土有机改性。制得的有机蒙脱土低温烘干至恒重，粉碎、研磨至300目，然后在高速搅拌的条件下，将有机蒙脱土按2.0wt％(与低分子酚醛树脂的质量比)添加到酚醛树脂中，形成有机蒙脱土改性酚醛树脂。当温度为600℃时，有机蒙脱土改性酚醛树脂质量保持率仍高于70％；沸水煮4h后，改性酚醛树脂的吸水率仅为3.5％；改性酚醛树脂刚度和韧性均增加，尤其在老化处理后，弹性模量增量达到18％以上。

(2)首先将有机蒙脱土改性酚醛树脂稀释至25％固含量作为浸渍液，然后对密度0.30g/cm³的泡桐进行处理。如图1所示，采用石蜡对泡桐芯层2进行密封，石蜡用量优选为300g/m²，石蜡主要涂饰在泡桐的芯层2表皮部，泡桐厚度优选为20mm，则密封芯层2的厚度优选为12mm，露出表层1的厚度优选为4mm。

(3)将处理后的泡桐放入浸渍罐中，抽真空1h；将浸渍液抽入浸渍罐中，加压至1mpa，保压2h后取出木材。

(4)将完成浸渍后的泡桐放入高频热压机中依次进行预热、热压和保压，从而制得阻燃、保温轻型木质基材。其中，预热温度为100℃，预热时间为120s；热压温度为140℃，热压压力为3mpa，热压时间为30min。

实施例2

本发明提供一种阻燃、保温轻型木质基材的制造方法，包括以下步骤：

(1)取10g蒙脱土分散于200ml的体积比为1:1的乙醇与去离子水的混合溶液中，加热至80℃，调节ph值，高速搅拌1.5h后加入2g十八烷基三甲基铵盐，继续搅拌2h。等待溶液静置分层，自然冷却，再用去离子水反复冲洗，然后高速离心分离，完成蒙脱土有机改性。制得的有机蒙脱土低温烘干至恒重，粉碎、研磨至300目，然后在高速搅拌的条件下，将有机蒙脱土按3.0wt％(与低分子三聚氰胺树脂的质量比)添加到三聚氰胺树脂中，形成有机蒙脱土改性三聚氰胺树脂。当温度为600℃时，有机蒙脱土改性三聚氰胺树脂质量保持率仍高于65％；沸水煮4h后，改性三聚氰胺树脂的吸水率仅为3.2％；改性三聚氰胺树脂刚度和韧性均增加，尤其在老化处理后，弹性模量增量达到30％以上。

(2)首先将有机蒙脱土改性三聚氰胺树脂稀释至20％固含量作为浸渍液，然后对密度0.38g/cm³的中山杉木材进行处理。采用有机硅防水剂对中山杉木材进行密封，用量优选为250g/m²，主要涂饰在中山杉木材的芯层表皮部，中山杉木材厚度优选为18mm，则密封芯层的厚度优选为11mm，露出表层的厚度优选为3.5mm。

(3)将处理后的中山杉木材放入浸渍罐中，抽真空1h；将浸渍液抽入浸渍罐中，加压至1.2mpa，保压1.5h后取出木材。

(4)将完成浸渍后的中山杉木材放入高频热压机中依次进行预热、热压和保压，从而制得阻燃、保温轻型木质基材。其中，预热温度为105℃，预热时间为100s；热压温度为145℃，热压压力为3.5mpa，热压时间为25min。

实施例3

本发明提供一种阻燃、保温轻型木质基材制造方法，包括以下步骤：

(1)取10g蒙脱土分散于200ml的体积比为1:1的乙醇与去离子水的混合溶液中，加热至80℃，调节ph值，高速搅拌1.5h后加入2.25g十六或十八烷基三甲基铵盐，继续搅拌2h。等待溶液静置分层，自然冷却，再用去离子水反复冲洗，然后高速离心分离，完成蒙脱土有机改性。制得的有机蒙脱土低温烘干至恒重，粉碎、研磨至300目，然后在高速搅拌的条件下，将有机蒙脱土按3.5wt％(与低分子脲醛树脂的质量比)添加到脲醛树脂中，形成有机蒙脱土改性脲醛树脂。当温度为600℃时，有机蒙脱土改性脲醛树脂质量保持率仍高于40％；沸水煮4h后，改性脲醛树脂的吸水率仅为6.5％；改性脲醛树脂刚度和韧性均增加，尤其在老化处理后，弹性模量增量达到40％以上。

(2)首先将有机蒙脱土改性脲醛树脂稀释至20％固含量作为浸渍液，然后对密度0.20g/cm³的轻木进行处理。采用有机硅油对轻木芯层进行密封，用量优选为280g/m²，主要涂饰在轻木的芯层表皮部，轻木厚度优选为25mm，则密封芯层的厚度优选为15mm，露出表层的厚度优选为5mm。

(3)将处理后的轻木放入浸渍罐中，抽真空1h；将浸渍液抽入浸渍罐中，加压至1mpa，保压1.5h后取出木材。

(4)将完成浸渍后的轻木放入高频热压机中依次进行预热、热压和保压，从而制得阻燃、保温轻型木质基材。其中，预热温度为60℃，预热时间为150s；热压温度为110℃，热压压力为2.5mpa，热压时间为30min。

对比例1

步骤(1)中采用普通浸渍液酚醛树脂，其余步骤与实施例1相同。

对比例2

步骤(2)中未采用疏水性材料对泡桐芯层进行密封，其余步骤与实施例1相同。

对实施例1-3及对比例1-2的表面密度、表面硬度、树脂热重分析残余率、热释放速率峰值降低率和总热释放量降低率进行检测，检测结果如下表1。

表1实施例及对比例的检测结果

由表1可知，对实施例1-3表面密度、表面硬度、树脂热重分析残余率、热释放速率峰值降低率和总热释放量降低率均比对比例1和2高。根据本发明方法获得的阻燃、保温轻型木质基材，与普通的轻质木材相比，其表面密度和硬度均有很大的提升，阻燃效果好，同时仍能最大程度地保留轻质木材特有的保温隔音的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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