一種浸注預(yù)處理生產(chǎn)炭化木方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種浸注預(yù)處理生產(chǎn)炭化木方法，屬于木材科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 木材是天然環(huán)保材料，不僅具有吸收紫外線的功能，還具有控溫調(diào)濕的功效，更重 要的是其具有可再生、可加工的特性，因此，其被廣泛用于建材、家具等領(lǐng)域。然而，木材也 存在很多缺陷，如木材使用時會與周圍環(huán)境發(fā)生水分交換而產(chǎn)生干縮與濕漲，從而造成木 制品變形、開裂；木材又是許多菌類和昆蟲的食物，所以木制品易發(fā)霉、生蟲。為了解決木材 的這樣技術(shù)問題，人們采用物理和化學(xué)改性技術(shù)對其進(jìn)行改性。常用的物理改性方法是木 材熱處理法（又稱炭化木法），而化學(xué)改性方法是木材浸漬法。通過這些改性技術(shù)，既能可 減少木材變形，又能改善其生物耐久性，同時還能一定程度的延長其使用壽命。
[0003] 炭化木是在不含任何化學(xué)劑條件下應(yīng)用高溫對木材進(jìn)行炭化處理，使其組分中羥 基濃度減小，從而增加其的尺寸穩(wěn)定性；同時還改變了其的某些營養(yǎng)成分，從而具有較好的 防蟲功能。炭化木又可以分為表層炭化木和深度炭化木。表層炭化木，也稱為工藝炭化木、 炭燒木，主要是指用氧焊槍燒烤，使木材表面具有一層很薄的炭化層，對木材性能的改變可 以類比木材的油漆，但可以突顯表面凹凸的木紋，產(chǎn)生立體效果；深度炭化木，又稱為完全 炭化木、同質(zhì)炭化木，主要是指經(jīng)過200°C左右的高溫炭化技術(shù)處理木材深層，從而破壞其 營養(yǎng)成分和重組其吸水官能團(tuán)半纖維素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防腐防蟲的功能和延長使用壽命的功 效。然而，炭化木也存在一些不足之處，如經(jīng)高溫炭化后的木材變脆，密度、力學(xué)強(qiáng)度下降， 在生產(chǎn)或使用過程中可能斷裂；低于200°C處理得到的炭化木其尺寸穩(wěn)定性、耐腐性能、耐 候性能、阻燃性能并沒有顯著改善；防蟻防霉功能有所下降，木材炭化后比較容易受白蟻蛀 蝕。
[0004] 木材浸漬，是指木材在水溶性低分子量樹脂的溶液中浸漬時，樹脂擴(kuò)散進(jìn)入木材 細(xì)胞壁并使木材增容，經(jīng)干燥除去水分，樹脂由于加熱而固化，生成不溶于水的聚合物。浸 漬處理后的木材的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度性能均得到顯著改善。如發(fā)明專利CN101716790 B公開了一種《樹脂預(yù)處理生產(chǎn)橡膠樹炭化木方法》，該方法是通過真空加壓浸注樹脂，能增 加橡膠樹炭化木的強(qiáng)度，還使得其尺寸穩(wěn)定性及耐久性更加優(yōu)良。但是，其的阻燃性能并沒 有改善。為了改善炭化木的阻燃性能，人們進(jìn)行多方面的研究，如發(fā)明專利CN103240780 A公開了一種《硅溶膠浸注預(yù)處理改善炭化木性能的方法》，該方法是通過用硅溶膠浸注預(yù) 處理制備炭化木，雖然炭化木的阻燃性能、防白蟻性能有了一定程度的改善，但是效果不理 想，從而限制了炭化木的使用范圍。再者，其防水性能也一般，難以適用于長期與水接觸的 工作環(huán)境。因此，開發(fā)一種阻燃性能、防白蟻性能、防水性能良好的炭化木是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中木材浸漬改善阻燃性能、防白蟻性能不理想及防水性能差的 技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種阻燃性能、防白蟻性能、防水性能良好 的浸注預(yù)處理生產(chǎn)炭化木方法。
[0006] 本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種浸注預(yù)處理生產(chǎn)炭化木方法，其步驟如下：
[0008] 1、木材浸注預(yù)處理
[0009] 將木材置于真空處理罐中，首先對真空處理罐進(jìn)行0. 3~0. 5h抽真空；然后注入 浸注改性液，待處理罐注滿后，施加1. 1~1. 3Mpa，保壓時間為2. 0~2. 2h的壓強(qiáng)；最后對 真空處理罐進(jìn)行1. 1~1. 3h抽真空，排出木材殘留的浸注改性液，取出木材。
[0010] 優(yōu)選的，將木材置于真空處理罐中，首先對真空處理罐進(jìn)行〇.4h抽真空；然后注 入浸注改性液，待處理罐注滿后，施加1. 2Mpa，保壓時間為2.lh的壓強(qiáng)；最后對真空處理罐 進(jìn)行1. 2h抽真空，排出木材殘留的浸注改性液，取出木材。
[0011] 所述的浸注改性液是由硅酸鈉溶液、納米二氧化硅粉體、納米二氧化鈦粉體、納米 氧化鋅粉體、硼酸鋅溶液、木質(zhì)素磺酸鈉和氯化鈉溶液組成的混合溶液。其中，它們的重量 份比為：硅酸鈉溶液：納米二氧化硅粉體：納米二氧化鈦粉體：納米氧化鋅粉體：硼酸鋅溶 液：木質(zhì)素磺酸鈉：氯化鈉溶液=2~5:0. 3~0. 5:0. 1~0. 3 :0. 1~0. 3:2~4 :0. 1~ 0. 3 :0. 03 ~0. 07。
[0012] 優(yōu)選的，所述的浸注改性液重量份比為：硅酸鈉溶液：納米二氧化硅粉體：納米 二氧化鈦粉體：納米氧化鋅粉體：硼酸鋅溶液：木質(zhì)素磺酸鈉：氯化鈉溶液=4:0. 4:0. 2 : 0. 2:3 ：0. 2 ：0. 05〇
[0013] 所述的硅酸鈉模數(shù)為1. 2~1. 6 ;所述的納米二氧化硅粉體、納米二氧化鈦粉體、 納米氧化鋅粉體的粒徑范圍為1~l〇〇nm。
[0014] 優(yōu)選的，所述的硅酸鈉模數(shù)為1. 4 ;所述的納米二氧化硅粉體、納米二氧化鈦粉 體、納米氧化鋅粉體的粒徑范圍為10~80nm。
[0015] 2、木材高溫處理
[0016] a)準(zhǔn)備階段：將浸注預(yù)處理好的木材，按井字法堆垛放入炭化設(shè)備中的炭化室 內(nèi)，并關(guān)閉炭化室的大門；
[0017] b)預(yù)熱階段：將炭化室內(nèi)溫度以20~30h內(nèi)升到60~70°C對其進(jìn)行干燥和預(yù) 熱，使木材的含水率小于12% ;
[0018] c)升溫、保溫階段：先將炭化室內(nèi)溫度以10~12°C/h的速度升溫到90~100°C， 并保溫1. 2~1. 4h;然后以3~5°C/h的速度升溫到120~125°C，并保溫2. 1~2. 3h，使 木材內(nèi)部的含水率為〇 ;最后11~15°C/h的速度升溫到205~215°C，并保溫1~3h，在 此升溫階段采用間歇式噴蒸汽法噴入蒸汽作為保護(hù)氣體；
[0019] d)降溫階段：采用間歇式噴蒸汽法降溫，先將炭化室內(nèi)溫度以7~9°C/h的速度 降溫到120~125°C，并保溫1. 1~1. 3h;然后以2~4°C/h的速度降溫到90~100°C，并 保溫0. 9~1. 3h，同時使用相同溫度的水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，處理7~9h，將木 材的含水率回調(diào)到4~7% ;最后，自然降溫至室溫，取出木材。
[0020] 3、木材表面處理
[0021] a)準(zhǔn)備階段：將高溫處理好的木材進(jìn)行表面清潔和干燥；
[0022] b)處理階段：通過涂刷經(jīng)硫酸鋁中和后稀甲基硅酸鈉溶液對木材進(jìn)行表面處理， 并重復(fù)涂刷至一定厚度（木材端頭稍微涂刷厚點(diǎn)），且養(yǎng)護(hù)3天或以上即可。
[0023] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：
[0024]1、采用硅酸鈉溶液、納米二氧化硅粉體、納米二氧化鈦粉體、納米氧化鋅粉體、硼 酸鋅溶液、木質(zhì)素磺酸鈉和氯化鈉溶液組成的混合溶液作為浸注改性液，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 其不但具有納米二氧化硅的特性，而且兼具有：硅酸鈉高溫可以形成硅凝膠固體、二氧化硅 的特點(diǎn)，可以有效地提尚木材的力學(xué)強(qiáng)度、防水性能和阻燃性能；納米^?氧化欽可以提尚木 材的密度、耐候性和抗沾污能力，同時還可以借助其的光催化反應(yīng)，使其具有超強(qiáng)的殺菌性 能；納米氧化鋅可以提高木材的密度、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性能和耐老化性能，同時還可以屏蔽 紅外、紫外和殺菌，進(jìn)而提高木材的綜合能力；硼酸鋅不僅熱穩(wěn)定性好，而且分散性好，這樣 可以有效地提高浸注改性液的滲透深度，從而提高木材的防蟲防白蟻性能和阻燃性能，進(jìn) 而滿足木材的實(shí)際應(yīng)用要求；木質(zhì)素磺酸鈉作為表面活性劑，可以減小木材中毛細(xì)管的張 力，降低使用壓力，增大流量率，提高木材的滲透性，使浸注改性液有效成分可以更多的滲 透到木材內(nèi)部中，從而提高木材的各種性能；氯化鈉溶液容易滲透到木材的內(nèi)部，當(dāng)木材溫 度升高時，其濃度變大，可以有效防止細(xì)菌腐蝕木材，從而提高木材的防腐性能。
[0025] 2、采用階梯式的連續(xù)升降溫方法，可以有效地防止木材處理過程中產(chǎn)出開裂、變 形等缺陷，同時還可以消除木材內(nèi)部形成的應(yīng)力，從而獲得更好質(zhì)量的木材。
[0026] 3、本發(fā)明采用干燥和炭化一次完成，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少處理時間，提高生產(chǎn)效 率。
[0027] 4、用經(jīng)硫酸鋁中和后稀甲基硅酸鈉溶液對木材進(jìn)行表面處理，可以提高木材的疏 水性能、防腐性能和力學(xué)強(qiáng)度，從而拓寬了木材的應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】 [0028] 實(shí)施例1
[0029] 一種浸注預(yù)處理生產(chǎn)炭化木方法，其步驟如下：
[0030] 1、選取：娃酸鈉模數(shù)為1. 4 ;納米二氧化硅粉體、納米二氧化鈦粉體、納米氧化鋅 粉體的粒徑范圍為10~80nm。
[0031] 2、木材浸注預(yù)處理
[0032] 將規(guī)格為1200mmX130mmX30mm(長X寬X厚）的木材置于真空處理罐中，首 先對真空處理罐進(jìn)行0. 4h抽真空；然后注入硅酸鈉溶液：納米二氧化硅粉體：納米二氧化 鈦粉體：納米氧化鋅粉體：硼酸鋅溶液：木質(zhì)素磺酸鈉：氯化鈉溶液=4:0. 4:0. 2 2:3 : 0. 2 :0. 05的浸注改性液，待處理罐注滿后，施加1. 2Mpa，保壓時間為2.lh的壓強(qiáng)；最后對 真空處理罐進(jìn)行1. 2h抽真空，排出木材殘留的浸注改性液，取出木材。
[0033] 3、木材高溫處理
[0034] a