本發明涉及一種仿木材料及其制備方法，屬于材料與制品生產技術領域。
背景技術：
近年來，由于世界木材資源在減少，中國木材資源減少的更快，而另一方面，隨著人們生活水平的提高，人類對木材利用的數量、質量要求越來越高，而我國能夠提供的木材資源非常有限，因此，木材資源的供求矛盾日益突出。目前，解決木材供需矛盾的主要途徑有三條：（1）增加木材進口；（2）大力發展人工速生林；（3）尋找替代材料。首先，增加木材進口，近年來我國的木材進口的材種和國家都在增多，雖然進口木材在很大程度上解決了我國木材短缺問題，但隨著木材資源的世界性短缺，環境的日益惡化以及人們環保意思的增強，大多數國家都對木材出口采取了一定的政策限制，而我國如果一直依賴進口國外木材資源，必將會對我國木材行業的長遠發展產生不利影響，由此可見，進口木材也不是解決我國長期木材短缺的根本辦法。其次，大力發展人工速生林，速生林對生長環境的要求比較高，大力發展需要使用大量的耕地，而我國本來就是一個地少人多的農業大國，這就使人工速生林的發展受到了一定程度的限制。綜上，就目前現狀而言，尋找和研究木材替代材料對緩解我國木材資源的供需矛盾更具現實意義，以塑代木是解決木材供需矛盾的有效途徑之一。
現今的仿木合成材料主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等，聚氯乙烯和聚苯乙烯存在著對環境污染大、強度低等問題。而聚氨酯仿木材料擁有著物性均一、質輕、不吸水、尺寸穩定、耐腐蝕、耐蟲蛀、著色容易等優點，并且可以通過模具直接成型各種復雜的結構和雕刻圖案，省時省工，其可以做到與木材相同的外觀及密度，表面無需油漆即可直接作為高檔家具、室內裝飾等使用。如今市場上可見的聚氨酯仿木材料多存在著阻燃性能差的問題。
因此，有效解決仿木材料阻燃性能差的問題，擴大仿木材料的使用范圍，有效解決木材供需矛盾。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對現有的仿木材料阻燃性能差，限制了其使用范圍的問題，提供了一種仿木材料及其制備方法。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
一種仿木材料，其特征在于，包括以下重量份數的原料：
80～100份聚脲多元醇、1～3份催化劑、8～10份發泡劑、1～3份泡沫穩定劑、1～3份交聯劑、8～10份復合阻燃劑和110～120份多苯基多亞甲基多異氰酸酯；
所述的聚脲多元醇是由以下步驟得到的：將20～30g聚醚多元醇、10～15g多元胺和200～300ml分散劑在30～40℃高速攪拌混合后，再滴加10～15ml2,4-二甲苯二異氰酸酯，保溫攪拌反應2～3h，得到產物，將產物濃縮，得到濃縮液，即聚脲多元醇。
所述的復合阻燃劑是由以下步驟得到的：將10～15g納米炭黑、3～5g硅烷偶聯劑和100～120ml水在70～80℃下混合，再加入0.1～0.3g引發劑、10～15ml巰基乙酸和6～8ml醋酸鈷，攪拌反應40～50min后過濾，干燥，得到干燥物，將干燥物與6～8g海藻酸鈣混合后，得到復合阻燃劑。
所述的催化劑為三甲基羥乙基雙氨乙基醚。
沫穩定劑為十二烷基苯磺酸鈉。
所述的交聯劑為二亞乙基三胺。
所述的聚醚多元醇為聚醚多元醇hsh310、聚醚多元醇dv125、聚醚多元醇mn500中的一種或幾種。
所述的多元胺為乙二胺、乙醇胺中的一種或兩種。
所述的分散劑為三乙二醇。
所述的硅烷偶聯劑為硅烷偶聯劑kh-550、硅烷偶聯劑kh-570中的一種或兩種。
所述的引發劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰中的一種或兩種。
所述的一種仿木材料的制備方法，具體制備步驟為：
（1）按重量份數配比，進行取原料；
（2）將聚脲多元醇、催化劑、發泡劑、泡沫穩定劑、交聯劑和復合阻燃劑攪拌混合后，得到a組分，再將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為b組分，將b組分加入到a組分中，攪拌混合5～8s后，注入模具中，在30～35℃熟化10～15min后脫模，即得仿木材料。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明采用含氮結構的阻燃聚脲多元醇為聚氨酯原料，聚脲多元醇在吸熱、受熱后能分解出不燃的氨氣或氮氣等小分子，具有稀釋可燃氣體，促進炭化層生成和減少發煙量等特點，采用聚脲多元醇代替聚醚多元醇能夠提高聚氨酯仿木材料的阻燃性能；（2）本發明將炭黑用硅烷偶聯劑處理后，再與巰基乙酸反應，將巰基乙酸引入到炭黑表面，再利用巰基的吸附性能，從而吸附鈷離子，在燃燒過程中，鈷元素能夠捕捉自由基，終止燃燒連鎖反應，同時鈷元素可催化納米炭黑和硅烷偶聯劑脫氫成炭，并分解產生含si-o-c鍵的穩定炭層，從而起到隔熱、隔氧、抑煙和阻燃的作用；（3）海藻酸鈣分子結構中含有大量的羧基和羥基，能夠吸收空氣中的水分，液態水氣化吸收大量的熱量，從而降低仿木材料表面的溫度，阻止熱量的累積和傳遞，達到阻燃效果，此外，海藻酸鈣燃燒分解過程中，鈣離子首先轉化成碳酸鈣，覆蓋在仿木材料表面，阻礙氧氣和可燃性氣體的擴散以及燃燒釋放熱量的傳遞，并且碳酸鈣受熱分解能夠吸收大量的熱量，降低仿木材料表面的溫度，且碳酸鈣釋放出的二氧化碳屬于惰性氣體，能夠稀釋可燃性氣體的濃度，使仿木材料難以燃燒，從而達到阻燃效果，本發明采用復合阻燃劑，能夠取得較好的阻燃效果。
具體實施方式
取20～30g聚醚多元醇、10～15g多元胺和200～300ml分散劑加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶移入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為30～40℃，轉速為500～600r/min的條件下攪拌混合3～5min后，再向三口燒瓶中滴加10～15ml2,4-二甲苯二異氰酸酯，控制滴加速率為3～5ml/min，待滴加完畢，保溫攪拌反應2～3h，反應結束后，得到產物，將產物移入旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮，得到濃縮液，即聚脲多元醇，再取10～15g納米炭黑、3～5g硅烷偶聯劑和100～120ml水加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70～80℃，攪拌混合3～5min后，再向燒杯中加入0.1～0.3g引發劑、10～15ml巰基乙酸和6～8ml醋酸鈷，保溫反應40～50min后，過濾，得到濾渣，將濾渣移入烘箱中，在105～110℃干燥至恒重，得到干燥物，將干燥物與6～8g海藻酸鈣加入到燒杯中，攪拌混合3～5min，得到復合阻燃劑，最后，按重量份數計，取80～100份聚脲多元醇、1～3份催化劑、8～10份發泡劑、1～3份泡沫穩定劑、1～3份交聯劑、8～10份復合阻燃劑和110～120份多苯基多亞甲基多異氰酸酯，將聚脲多元醇、催化劑、發泡劑、泡沫穩定劑、交聯劑和復合阻燃劑加入到燒杯中，攪拌混合5～10min，得到a組分，再將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為b組分，將b組分加入到a組分中，攪拌混合5～8s后，得到發泡混合料，將發泡混合料注入模具中，在30～35℃熟化10～15min后脫模，即得仿木材料。所述的聚醚多元醇為聚醚多元醇hsh310、聚醚多元醇dv125、聚醚多元醇mn500中的一種或幾種。所述的多元胺為乙二胺、乙醇胺中的一種或兩種。所述的分散劑為三乙二醇。所述的硅烷偶聯劑為硅烷偶聯劑kh-550、硅烷偶聯劑kh-570中的一種或兩種。所述的引發劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰中的一種或兩種。所述的催化劑為三甲基羥乙基雙氨乙基醚。所述的發泡劑為水。所述的泡沫穩定劑為十二烷基苯磺酸鈉。所述的交聯劑為二亞乙基三胺。
實例1
取30g聚醚多元醇hsh310、15g乙二胺和300ml三乙二醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶移入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為40℃，轉速為600r/min的條件下攪拌混合5min后，再向三口燒瓶中滴10ml2,4-二甲苯二異氰酸酯，控制滴加速率為5ml/min，待滴加完畢，保溫攪拌反應3h，反應結束后，得到產物，將產物移入旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮，得到濃縮液，即聚脲多元醇，再取15g納米炭黑、5g硅烷偶聯劑kh-550和120ml水加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為80℃，攪拌混合5min后，再向燒杯中加入0.3g過硫酸鉀、15ml巰基乙酸和8ml醋酸鈷，保溫反應50min后，過濾，得到濾渣，將濾渣移入烘箱中，在110℃干燥至恒重，得到干燥物，將干燥物與8g海藻酸鈣加入到燒杯中，攪拌混合5min，得到復合阻燃劑，最后，按重量份數計，取100份聚脲多元醇、3份三甲基羥乙基雙氨乙基醚、10份水、3份十二烷基苯磺酸鈉、3份二亞乙基三胺、10份復合阻燃劑和120份多苯基多亞甲基多異氰酸酯，將聚脲多元醇、三甲基羥乙基雙氨乙基醚、水、十二烷基苯磺酸鈉、二亞乙基三胺和復合阻燃劑加入到燒杯中，攪拌混合10min，得到a組分，再將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為b組分，將b組分加入到a組分中，攪拌混合8s后，得到發泡混合料，將發泡混合料注入模具中，在35℃熟化15min后脫模，即得仿木材料。
實例2
取20g聚醚多元醇dv125、10g乙醇胺和200ml三乙二醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶移入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為30℃，轉速為500r/min的條件下攪拌混合3min后，再向三口燒瓶中滴加10ml2,4-二甲苯二異氰酸酯，控制滴加速率為3ml/min，待滴加完畢，保溫攪拌反應2h，反應結束后，得到產物，將產物移入旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮，得到濃縮液，即聚脲多元醇，再取10g納米炭黑、3g硅烷偶聯劑kh-570和100ml水加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70℃，攪拌混合3min后，再向燒杯中加入0.1g過氧化月桂酰、12ml巰基乙酸和6ml醋酸鈷，保溫反應40min后，過濾，得到濾渣，將濾渣移入烘箱中，在105℃干燥至恒重，得到干燥物，將干燥物與6g海藻酸鈣加入到燒杯中，攪拌混合3min，得到復合阻燃劑，最后，按重量份數計，取80份聚脲多元醇、1份三甲基羥乙基雙氨乙基醚、8份水、1份十二烷基苯磺酸鈉、1份二亞乙基三胺、8份復合阻燃劑和110份多苯基多亞甲基多異氰酸酯，將聚脲多元醇、三甲基羥乙基雙氨乙基醚、水、十二烷基苯磺酸鈉、二亞乙基三胺和復合阻燃劑加入到燒杯中，攪拌混合5min，得到a組分，再將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為b組分，將b組分加入到a組分中，攪拌混合5s后，得到發泡混合料，將發泡混合料注入模具中，在30℃熟化10min后脫模，即得仿木材料。
實例3
取25g聚醚多元醇mn500、12g乙醇胺和250ml三乙二醇加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將三口燒瓶移入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為35℃，轉速為550r/min的條件下攪拌混合4min后，再向三口燒瓶中滴加12ml2,4-二甲苯二異氰酸酯，控制滴加速率為4ml/min，待滴加完畢，保溫攪拌反應2h，反應結束后，得到產物，將產物移入旋轉蒸發儀中，旋蒸濃縮，得到濃縮液，即聚脲多元醇，再取12g納米炭黑、4g硅烷偶聯劑kh-550和110ml水加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為75℃，攪拌混合4min后，再向燒杯中加入0.2g過硫酸鉀、12ml巰基乙酸和7ml醋酸鈷，保溫反應45min后，過濾，得到濾渣，將濾渣移入烘箱中，在107℃干燥至恒重，得到干燥物，將干燥物與7g海藻酸鈣加入到燒杯中，攪拌混合4min，得到復合阻燃劑，最后，按重量份數計，取90份聚脲多元醇、2份三甲基羥乙基雙氨乙基醚、9份水、2份十二烷基苯磺酸鈉、2份二亞乙基三胺、9份復合阻燃劑和115份多苯基多亞甲基多異氰酸酯，將聚脲多元醇、三甲基羥乙基雙氨乙基醚、水、十二烷基苯磺酸鈉、二亞乙基三胺和復合阻燃劑加入到燒杯中，攪拌混合7min，得到a組分，再將多苯基多亞甲基多異氰酸酯作為b組分，將b組分加入到a組分中，攪拌混合7s后，得到發泡混合料，將發泡混合料注入模具中，在32℃熟化12min后脫模，即得仿木材料。
對照例：
將實例及對照例的仿木材料切割成80mm×10mm×100mm的試樣，置于溫度為25℃、相對濕度為45%的烘箱中干燥48h后測試其相關力學性能，具體檢測如下：1.氧指數測定：按照gb/t2406-1993《塑料燃燒性能測試方法-氧指數法》的標準進行檢測，在氧指數儀上進行測試，點燃方法采用頂端點燃法，測得氧指數；2.彎曲強度測定：按照gb/t9341-2000《塑料彎曲性能試驗方法》的標準進行檢測；
3.表面硬度測試：按照gb/t2411-2008《塑料邵氏硬度試驗方法》的標準進行檢測。
具體檢測結果如表1。
表1
由表1可知，本發明制備的仿木材料氧指數高，不易燃燒，具有較高的阻燃性能，同時其他相關力學性能優異，擴大了其使用范圍。