驗機進行力學試驗。但能進 行該試驗的儀器不限于上述一種，任何能夠對木材進行力學性能試驗的儀器均可使用。作 為舉例，具體地，將除去表面沉積物的試塊放入球面活動支座中屯、位置，均勻加壓，使該木 塊試樣在2分鐘內破壞，測試木塊的軸向抗壓強度、彈性模量W及比例極限，并將試驗木塊 的運些參量與素材的參量對比，得到圖2。
[0028] 由圖2中可W明顯看出，經過阻燃改性處理后的木材與素材相比，其力學性能沒有 大的差異，甚至各項參量要優于素材。例如，通過圖2可W計算出經過阻燃改性處理后的木 材的平均弦向抗壓強度、彈性模量W及比例極限與素材的弦向抗壓強度、彈性模量W及比 例極限分別如下表1所示：
[0029] 表 1
[0031] 其中，圖2中的橫坐標為木材的位移量，即位移的長度值;縱坐標為施加到改性木 材上的壓力值。
[0032] 抗壓強度=最大壓應力(對應圖中壓力的最大值)/橫截面積；
[0033] 比例極限=壓力(對應圖中在滿足胡克定律階段的最大壓力值)/橫截面積；
[0034] 彈性模量即為滿足胡克定律階段曲線的斜率。
[0035] 通過上面的表1可W看出，經過阻燃改性處理后的木材在力學性能方面沒有下降， 反而略有提升，由此也可W說明，阻燃木材改性處理對木材的力學性能沒有負面影響。
[0036] 下面對經過阻燃改性處理的木材進行熱穩定性分析，仍W素材作為對比物。
[0037] 圖3為經過阻燃改性處理的木材和素材的差示掃描量熱(DSC)對比圖。
[0038] 熱穩定性分析試驗采用的是差示掃描量熱法(DSC)，其是在程序控制溫度下，測量 輸給物質和參比物的功率差與溫度關系的一種技術。當木材試樣在加熱過程中由于熱效應 與參比物之間出現溫差A T時，通過差熱放大電路和差動熱量補償放大器，使流入補償電熱 絲的電流發生變化，當木材試樣吸熱時，補償放大器使木材試樣一邊的電流立即增大；反 之，當木材試樣放熱時則使參比物一邊的電流增大，直到兩邊熱量平衡，溫差A T消失為止。
[0039] 從圖3中可W看出，素材木材在230°C左右有一個吸熱峰，運是由于素材木材中的 纖維素分解吸熱造成的。而在360°C左右處，有一個明顯較大的放熱峰，該放熱行為是由于 木材中的纖維素、半纖維素和木質素的熱解W及戊聚糖和有機抽提物等綜合表現出來的。 經過阻燃改性處理后的木材在200°C左右處有一個很小的吸熱峰和一個較大的吸熱峰，運 主要是由于憐酸錠、棚酸錠和纖維素的分解吸熱形成的。相比于素材木材而言，經過阻燃改 性處理后的木材沒有出現明顯的放熱峰，即不易燃燒，放熱過程很平緩，運主要是由于憐酸 錠和棚酸錠受熱分解出憐酸、偏憐酸、偏棚酸和此O等，并促進成炭覆于經過阻燃改性處理 的基材的表面起到阻燃的效果。
[0040] 通過上述試驗可W看出，使用本發明的阻燃木材處理的方法獲得的木材復合材 料，在不降低木材的力學性能的前提下，降低了木材的易燃性，即，顯著提高了木材的阻燃 性能。擴大了木材的應用范圍，例如，可應用于實木家具、實木地板等等，在應用中大大降低 火災的發生率，達到了安全耐用的有益技術效果。而采用真空浸潰制備木材復合材料的方 法具有制備工藝簡單，成本低，易于大規模生產的有益技術效果。
[0041] 雖然參照示例性實施方式對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明并不局限 于文中詳細描述和示出的【具體實施方式】，在不偏離權利要求書所限定的范圍的情況下，本 領域技術人員可W對所述示例性實施方式做出各種改型。所述改型均落入本發明的保護范 圍。
【主權項】
1. 一種阻燃木材復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將木材用苯醇抽提，真空干燥后待用； (2) 以體積比為4:1的比例配制含有磷酸銨和硼酸銨的溶液，并用氨水調節所述溶液的 PH值至6-7之間，作為前驅液； (3) 在真空減壓系統中，將步驟（1)中所述待用的木材浸漬到步驟(2)中所述制備的前 驅液中，使所述前驅液注入到所述待用的木材的基質中； (4) 將步驟（3)中浸漬過的木材進行表面水洗處理，之后在溫度為65°C、真空度為 0.1 MPa的條件下真空干燥24小時，即得。2. 根據權利要求1所述的制備方法，其中所述步驟(2)中的前驅液含有lmol · I/1磷酸銨 和0.15mol · L-1硼酸銨。3. 根據權利要求1所述的制備方法，其中所述步驟(3)中的木材至所述前驅液中的浸漬 時間為2-5小時。4. 根據權利要求1所述的制備方法，其中所述木材為山毛櫸。5. 根據權利要求1-4任一項所述的制備方法所制備得到的阻燃木材復合材料。6. -種權利要求5所述的阻燃木材復合材料的應用，其特征在于，所述阻燃木材復合材 料應用于建筑、裝修和家具制造。7. -種提高木材力學性能和阻燃性能的方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將木材用苯醇抽提，真空干燥后待用； (2) 以體積比為4:1的比例配制含有磷酸銨和硼酸銨的溶液，并用氨水調節所述溶液的 PH值至6-7之間，作為前驅液； (3) 在真空減壓系統中，將步驟（1)中所述待用的木材浸漬到步驟(2)中所述制備的前 驅液中，使所述前驅液注入到所述待用的木材的基質中； (4) 將步驟（3)中浸漬過的木材進行表面水洗處理，之后在溫度為65°C、真空度為 0.1 MPa的條件下真空干燥24小時。8. 權利要求7所述的方法，其中所述步驟（2)中的前驅液含有lmol · I/1磷酸銨和 0.15mol · L-1 硼酸銨。9. 根據權利要求7或8所述的制備方法，其中所述步驟(3)中的木材至前驅液中的浸漬 時間為2-5小時。10. 根據權利要求7或8所述的制備方法，其中所述木材為山毛櫸。
【專利摘要】本發明公開一種阻燃木材復合材料及其制備方法，包括如下步驟：(1)將木材用苯醇抽提，真空干燥后待用；(2)以體積比為4：1的比例配制含有磷酸銨和硼酸銨的溶液，并用氨水調節所述溶液的PH值至6-7之間，作為前驅液；(3)在真空減壓系統中將步驟(1)中所述待用的木材浸漬到步驟(2)中所述制備的前驅液中，使所述前驅液注入到木材基質中；(4)將步驟(3)中浸漬過的木材進行表面水洗處理，之后在溫度為65℃、真空度為0.1MPa的條件下真空干燥24小時，即得。應用該方法處理過的木材，提高了阻燃性能及力學性能，擴大了木材的應用范圍。
【IPC分類】B27K5/04, B27K3/16, B27K3/08, B27K3/02
【公開號】CN105643742
【申請號】
【發明人】姚曉林, 王青松, 黃勇同
【申請人】安徽農業大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月5日