一种强韧、坚固、阻燃的木质复合材料及其制备

本发明属于复合板材，具体涉及一种强韧、坚固、阻燃的木质复合材料及其制备方法。背景技术：1、二氧化碳过度排放是引起气候变化的主要因素，会加剧气候系统的不稳定性，导致一些地区极端天气发生。碳排放与能源种类及其加工利用方式密切相关。就我国而言，当前碳排放主要来源于化石能源的利用过程。据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》显示，能源活动是我国温室气体的主要排放源，约占我国全部二氧化碳排放的86.8％。为响应双碳战略，生物质材料正受到前所未有的关注。木材是地球上丰富的可持续生物质材料之一，其有效利用有助于减少碳排放。它在人们的日常生活中有着广泛的应用，被认为是一种有吸引力的可持续型生物质材料，用于替代耗能和不可持续的水泥、聚合物和合金。但由于木材的易燃性和机械强度不足，目前木材在建筑中的应用并不广泛。因此，提高木材阻燃性和机械强度对于木质复合材料的应用是可取的，这将有助于实现更绿色和更可持续的社会。2、具体来说，阻燃机理涉及到以下几个方面：1通过阻燃剂和聚合物基体的快速脱水形成炭质层，以隔绝基体和氧气的接触。2.阻燃剂中的化学物质在高温下分解，吸收热量并释放惰性气体，稀释和阻止氧气供应，减缓火焰传播和热传导。3.通过阻燃剂的吸热过程将底层聚合物冷却，维持燃烧条件的临界温度以下的特定温度。4.阻燃剂中的化学物质可以破坏火焰传播所需的化学链反应，从而中断燃烧过程。目前一些常见的木材阻燃剂有：磷系阻燃剂，氧化铝，氮系阻燃剂，碳酸铵，以及生物基阻燃剂等。3、为了使阻燃性木质复合材料真正得到应用，机械性能必须得到重视。最近，生物启发的方法通过自上而下的组装或自下而上的重建技术促进了坚固耐用的木基复合材料的发展。先进的分析方法已经阐明了其性能增强背后的内在机制，主要包括密度增加、氢键交联增加和填料增强。这些高性能木制复合材料在建筑、家居、运动器材、汽车和航空航天工业等领域都有很好的应用前景。目前制备强韧坚固的阻燃性多功能木质复合材料的技术与方法有限，同时阻燃木材的制备方法较为复杂，阻燃剂无法很好的与基底材料结合，可能影响其正常使用。因此，尚需进一步研究和开发工艺简便、性能优异的制备方法，寻找一款高效的水载型阻燃剂，从而拥有更好的阻燃性和机械强度，并促进木质复合材料的应用。技术实现思路1、为解决现有技术中，木制复合材料功能单一，机械强度低，样品木材纹理不明显，加工工艺繁琐的技术问题，本发明主要提供了一种阻燃剂与基地木材结合良好同时兼具强韧、坚固、阻燃功能的木质复合材料和该材料的制备方法：2、一种强韧、坚固、阻燃的木质复合材料，将木材去木质化预处理，然后经全氟丁基磺酸钾改性，再热压得到。3、进一步的，所述木材选自速生树种；所述速生树种包括杨木、松木、桦木、柳木中的一种。4、一种上述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，包括以下步骤：5、a，将木材制成小块，然后进行去木质化预处理，得到预处理木材；6、b，将全氟丁基磺酸钾溶解于水中，制成全氟丁基磺酸钾溶液；将预处理木材浸没于全氟丁基磺酸钾溶液中，进行真空浸渍处理，浸渍完成后，气干，得改性木材；7、c，在10～20mpa下对改性木材进行热压，制得木质复合材料。8、进一步的，步骤a所述小块的纵×切×径向的尺寸为(20～50)mm×(20～50)mm×(2～10)mm。9、进一步的，步骤a所述预处理包括以下步骤：10、(1)将亚氯酸钠放入热水中，用冰醋酸调节溶液ph为3～4，混合均匀后得亚氯酸钠溶液；将木材弦切成小块，浸没于亚氯酸钠溶液中，在68～72℃下浸渍，得初次处理的木材；11、(2)更换新的亚氯酸钠溶液，将初次处理的木材继续浸渍，重复该操作至预处理完成后，用水充分润洗，得预处理木材。12、进一步的，所述亚氯酸钠的浓度为1～3wt％。13、进一步的，每次浸渍的时间为18～30h。14、进一步的，步骤b所述全氟丁基磺酸钾溶液的浓度为0.5～2wt％。15、进一步的，步骤b所述真空浸渍是在真空下浸渍2～3h；步骤b所述气干是在通风良好的环境进行气干3～5d。16、进一步的，步骤c所述热压的温度为70～90℃，时间为36～60h。17、采用上述方案，本发明方法具有以下优点：18、1、本发明的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料是一种实现“多功能”集一体的木质复合材料，可以在多领域中应用。19、2、本发明木质复合材料性能优异，随着阻燃剂浓度的提升，其阻燃性能提升的同时，还能明显提高材料的抗拉强度，其抗拉强度能够达到219.29mpa，是原木的两到三倍。20、3、本发明所采用的水载型阻燃剂具有稳定性高，能够有效渗透木材的特点，与纤维素会形成强氢键结合，在产生自身具有的阻燃效果的同时，可提高材料的机械性能。21、4、本发明的合成工艺简单易操作，合成成本低，且工艺中所需要的设备的操作技术难度要求低，易上手，有利于广泛推广。22、5、本发明木质复合材料兼具美感与质感，可广泛应用于建筑和家具制造，同时大大拓宽了人工速生林的应用范围，真正实现了劣材优用。技术特征：1.一种强韧、坚固、阻燃的木质复合材料，其特征在于，将木材去木质化预处理，然后经全氟丁基磺酸钾改性，再热压得到。2.根据权利要求1所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料，其特征在于，所述木材选自速生树种；所述速生树种包括杨木、松木、桦木、柳木中的一种。3.一种权利要求1所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：4.根据权利要求3所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述小块的纵×切×径向的尺寸为(20～50)mm×(20～50)mm×(2～10)mm。5.根据权利要求3所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述预处理包括以下步骤：6.根据权利要求4所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，所述亚氯酸钠的浓度为1～3wt％。7.根据权利要求4所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，每次浸渍的时间为18～30h。8.根据权利要求3所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b所述全氟丁基磺酸钾溶液的浓度为0.5～2wt％。9.根据权利要求3所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b所述真空浸渍是在真空下浸渍2～3h；步骤b所述气干是在通风良好的环境进行气干3～5d。10.根据权利要求3所述的强韧、坚固、阻燃的木质复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c所述热压的温度为70～90℃，时间为36～60h。技术总结本发明属于复合板材技术领域，具体涉及一种强韧、坚固、阻燃的木质复合材料及其制备方法，在一定的酸性条件下和温度条件下对木材进行化学预处理实验，并通过去离子水进行表面多余试剂的润洗，然后按照一定的质量百分比浓度对阻燃剂溶液进行配置，并在一定的真空度下对预处理木材进行真空浸渍处理，再对气干后的木材进行热压处理，即得木质复合材料。本发明制得的木质复合材料具有优异得阻燃性能和机械强度，适用于建筑，家具制造等众多领域应用。技术研发人员：韩小帅,林中法,王小艺,翟柏寒,张婷,杨宇琦,魏甜甜受保护的技术使用者：南京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25