一種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板及其生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板及其生產工藝，所述復合木板由普通木板和碳纖維層組成，通過將普通木板采用溶劑浸沒，蒸汽干燥，阻燃劑浸泡、溶劑稀釋的酸酐酰化反應后，干燥，與碳纖維結構層膠粘復合制成。所述生產工藝是將普通木板進行預處理，溶劑浸沒，進行蒸汽干燥，抽真空，用阻燃劑將其浸沒，加壓；然后卸壓、卸阻燃劑，抽真空，再加入溶劑浸沒，蒸汽干燥，加入用溶劑稀釋的酸酐溶液將木板浸沒，進行酰化反應，反應結束后，排出液體，抽真空，加入溶劑將其浸沒后，蒸汽干燥、抽真空，然后與碳纖維進行膠粘，得到乙酰化阻燃型碳纖維復合木板。本發明制得的復合木板阻燃防火，性能優越，適用范圍廣。
【專利說明】
一種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板及其生產工藝
技術領域
[0001] 本發明涉及一種復合木板，具體是涉及一種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板及其生 產工藝。
【背景技術】
[0002] 木材是由90 %的纖維素、半纖維素、木質素、水及10%的抽提物和灰分等組成，主 要化學成分的分子結構、性質及相互間的關系不僅是木材各種性質的物質基礎，也是木材 改性和阻燃處理的化學基礎。
[0003] 阻燃木材的阻燃性能與阻燃劑的性能和用量有關，還與阻燃劑在木材中的分布狀 態有關。阻燃處理對木材強度、吸濕性等的影響取決于所用阻燃劑的種類、酸堿性及處理工 藝條件。因此，選擇合適的阻燃處理工藝，既能提高阻燃性能，而又不破壞木材的物理力學 性能和工藝性能。
[0004] 木材的阻燃處理方法有很多，主要有常壓浸注法、熱壓法、復合法等。常壓浸注法 就是在常壓條件下，將阻燃劑溶液注入到木材或木質人造板中，該方法工藝簡單、成本低 廉、設備投資少，缺點是只適于處理單板等厚度較薄（1~3cm)的材料，以及滲透性能較好的 材質。熱壓法適用于人造板生產，對板材的物理力學性能影響很小，但在通過熱壓將阻燃劑 滲入板內時，易使板材表面鼓泡。復合法是在人造板生產中，在膠粘劑或木纖維中拌入阻燃 劑，但阻燃劑的加入會影響膠粘劑的固化。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了克服上述現有技術所存在的缺點和不足，提供一種乙酰化阻 燃型碳纖維復合木板及其生產工藝。
[0006] 為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] -種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板，由普通木板和碳纖維層組成，通過將普通木 板采用溶劑浸沒，蒸汽干燥，阻燃劑浸泡、溶劑稀釋的酸酐酰化反應后，干燥，與碳纖維結構 層膠粘復合制成。
[0008] 上述所述普通木板為厚度5~10cm的木質板材。
[0009] 上述所述碳纖維結構層的層厚為2mm，所述的碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基 碳纖維和酚醛基碳纖維中的任一種。
[0010] 上述所述膠粘采用的膠粘劑為阻燃膠粘劑
[0011] -種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的生產工藝，包括以下步驟：
[0012] (1)將普通木板放入反應釜中，并加入溶劑將其完全浸沒10~15min，在100~120 °C下進行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量為8~15 %的木板；
[0013] (2)采用濃度10~15 %的阻燃劑浸沒步驟1)得到的木板，加壓至IMPa，維持20~ 30min，卸壓、卸阻燃劑，抽真空至100~200Pa，再加入溶劑至將木板完全浸沒10~15min，在 100~120°C下進行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量為5~12%的木板；
[0014] (3)采用溶劑稀釋酸酐，得到濃度為20~40%的酸酐，采用浸泡的方式，加到步驟 2)所得的木板中，在IMPa、100~130°C下反應8~16h，反應結束后，排出液體，抽真空至100 ~200Pa，得到含水量為5~10%的木板；
[0015] (4)向步驟3)所得的木板中添加溶劑，浸沒10~15min，再在100°C~120°C下進行 蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量為5~10%的木板；
[0016] (5)在常溫常壓下，采用阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片狀的碳 纖維膠粘，壓合，得到乙酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[00?7]上述所述的溶劑為苯、甲苯、乙苯中的任一種，優選為苯。
[0018] 上述所述的阻燃劑為濃度為10%的KD-I、FRW、磷酸二氫氨一硼酸(MAP-H3B〇3)、N-羥甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺中的任一種，優選為KD-I。
[0019] 上述所述的酸酐為甲酸酐、乙酸酐、苯甲酸酐、苯乙酸酐中的任一種，優選為乙酸 酐。
[0020] 與現技術相比，本發明的優點和有益效果主要有：
[0021] 1、本發明制得的復合木板遇明火不會燃燒，只能輕度炭化，極大改變了木材阻燃 的性質，拓寬了木材的應用范圍，而且復合木板尺寸穩定，在潮濕暴露條件下，木材膨脹少 于15%，阻燃木材氧指數超過42%，煙密度小于43kg/m3并有抗木菌和白蟻的侵襲性，抗老 化，且不降低抗沖擊強度，濕抗壓強度提高一倍，順紋抗壓強度> lOOMPa，抗彎強度>200MPa， 端面硬度>1〇〇〇〇Ν，密度>0.8g/cm3〇
[0022] 2、本發明生產工藝簡單，成本低，適合用于處理厚度為1~5cm的普通木板，制得的 復合木板表面平滑，不會鼓泡。
[0023] 3、本發明生產工藝步驟(2)中，反應結束后將阻燃劑排出，經過濾分離、添加阻燃 劑等操作，可重復使用。生產工藝步驟(3)、（4)中，反應結束后將液體排出，經蒸餾分離，可 得到溶劑苯、乙酸酐及乙酸溶液。可重復利用率高，因此成本低。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明的復合木板的結構層剖面示意圖；
[0025]圖中：1.普通木板，2.碳纖維層。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明， 并不用于限定本發明。
[0027] 如附圖1所示，為本發明的一種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板，由普通木板和碳纖 維層組成，所述復合木板通過將普通木板采用溶劑干燥和阻燃劑浸泡、酰化反應后，干燥， 與碳纖維結構層膠粘復合制成。
[0028]上述所述普通木板為厚度5~10cm的木質板材。
[0029]上述所述碳纖維結構層的層厚為2mm，所述的碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基 碳纖維和酚醛基碳纖維中的任一種。
[0030]本發明的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的生產工藝實施例如下：
[0031] 實施例1:
[0032] (1)將尺寸為100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反應釜中，并加入溶劑苯將其完 全浸沒lOmin，在100°C下進行蒸汽干燥，抽真空至200Pa，得到含水量為8~15 %的木板； [0033] (2)采用濃度10 %的KD-I阻燃劑浸沒步驟1)得到的木材，加壓至IMPa，維持 20min，卸壓、卸KD-I阻燃劑，抽真空至200Pa，再加入溶劑至將木板完全浸沒lOmin，在100°C 下進行蒸汽干燥，抽真空至200Pa，得到含水量為6~12 %的木板；
[0034] (3)采用溶劑稀釋乙酸酐，得到濃度為20%的乙酸酐，采用浸泡的方式，加到步驟 2)所得的木板中，在IMPa、100 °C下反應8，反應結束后，排出液體，抽真空至200Pa，得到含水 量為5~10%的木板；
[0035] (4)向步驟3)所得的木板中添加溶劑苯，浸沒lOmin，再在100°C下進行蒸汽干燥， 抽真空至200Pa，得到含水量為5~8 %的木板；
[0036] (5)在常溫常壓下，采用一般性阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片 狀的碳纖維膠粘，壓合，得到乙酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[0037] 實施例2:
[0038] (1)將尺寸為100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反應釜中，并加入甲苯溶劑將其 完全浸沒12min，在110°C下進行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量為8~14%的木板； [0039] (2)采用濃度10%的FRW阻燃劑浸沒步驟1)得到的木材，加壓至IMPa，維持25min， 卸壓、卸FRW阻燃劑，抽真空至150Pa，再加入甲苯溶劑至將木板完全浸沒12min，在110°C下 進行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量為5~11 %的木板；
[0040] (3)采用甲苯溶劑稀釋甲酸酐，得到濃度為25%的甲酸酐，采用浸泡的方式，加到 步驟2)所得的木板中，在IMPa、120 °C下反應1 Oh，反應結束后，排出液體，抽真空至150Pa，得 到含水量為5~10 %的木板；
[0041] (4)向步驟3)所得的木板中添加甲苯溶劑，浸沒12min，再在110°C下進行蒸汽干 燥，抽真空至150Pa，得到含水量為3~8 %的木板；
[0042] (5)在常溫常壓下，采用一般性阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片 狀的碳纖維膠粘，壓合即得到酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[0043] 實施例3:
[0044] (1)將尺寸為100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反應釜中，并加入乙苯溶劑將其 完全浸沒12min，在120 °C下進行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量為8~15 %的木板；
[0045] (2)采用濃度10%的磷酸二氫氨一硼酸阻燃劑浸沒步驟1)得到的木材，加壓至 IMPa，維持25min，卸壓、卸磷酸二氫氨一硼酸阻燃劑，抽真空至150Pa，再加入苯溶劑至將木 板完全浸沒12min，在120°C下進行蒸汽干燥，抽真空至150Pa，得到含水量為5~12%的木 板；
[0046] (3)采用溶劑稀釋苯甲酸酐，得到濃度為25%的苯甲酸酐，采用浸泡的方式，加到 步驟2)所得的木板中，在IMPa、120 °C下反應16h，反應結束后，排出液體，抽真空至150Pa，得 到含水量為5~10 %的木板；
[0047] (4)向步驟3)所得的木板中添加乙苯溶劑，浸沒12min，再在120°C下進行蒸汽干 燥，抽真空至150Pa，得到含水量為5~8 %的木板；
[0048] (5)在常溫常壓下，采用一般性阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片 狀的碳纖維膠粘，壓合即得到酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[0049] 實施例4:
[0050] (1)將尺寸為100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反應釜中，并加入苯溶劑將其完 全浸沒12min，在120°C下進行蒸汽干燥，抽真空至lOOPa，得到含水量為8~14%的木板；
[0051] (2)采用濃度10%的N-羥甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃劑浸沒步驟1)得 到的木材，加壓至IMPa，維持30min，卸壓、卸N-羥甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃劑， 抽真空至l〇〇Pa，再加入苯溶劑至將木板完全浸沒12min，在120°C下進行蒸汽干燥，抽真空 至lOOPa，得到含水量為5~11 %的木板；
[0052] (3)采用苯溶劑稀釋苯乙酸酐，得到濃度為30%的苯乙酸酐，采用浸泡的方式，加 到步驟2)所得的木板中，在IMPa、130 °C下反應14h，反應結束后，排出液體，抽真空至100Pa， 得到含水量為5~8 %的木板；
[0053] (4)向步驟3)所得的木板中添加溶劑苯，浸沒12min，再在120°C下進行蒸汽干燥， 抽真空至l〇〇Pa，得到含水量為3~8 %的木板；
[0054] (5)在常溫常壓下，采用一般性阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片 狀的碳纖維膠粘，壓合即得到酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[0055] 實施例5:
[0056] (1)將尺寸為100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反應釜中，并加入苯溶劑將其完 全浸沒15min，在120 °C下進行蒸汽干燥，抽真空至100Pa，得到含水量為8~12 %的木板； [0057] (2)采用濃度15 %的KD-I阻燃劑浸沒步驟1)得到的木材，加壓至IMPa，維持30min， 卸壓、卸KD-I阻燃劑，抽真空至100Pa，再加入苯溶劑至將木板完全浸沒15min，在120 °C下進 行蒸汽干燥，抽真空至l〇〇Pa，得到含水量為5~10%的木板；
[0058] (3)采用溶劑稀釋乙酸酐，得到濃度為35%的乙酸酐，采用浸泡的方式，加到步驟 2)所得的木板中，在IMPa、130 °C下反應16h，反應結束后，排出液體，抽真空至100Pa，得到含 水量為5~8 %的木板；
[0059] (4)向步驟3)所得的木板中添加溶劑苯，浸沒15min，再在120°C下進行蒸汽干燥， 抽真空至l〇〇Pa，得到含水量為3~7 %的木板；
[0060] (5)在常溫常壓下，采用一般性阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片 狀的碳纖維膠粘，壓合即得到乙酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[0061 ] 實施例6:
[0062] (1)將尺寸為100cm X 10cm X 5cm的普通木板放入反應釜中，并加入甲苯溶劑將其 完全浸沒15min，在120 °C下進行蒸汽干燥，抽真空至100Pa，得到含水量為8~12 %的木板；
[0063] (2)采用濃度15%的N-羥甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃劑浸沒步驟1)得 到的木材，加壓至IMPa，維持30min，卸壓、卸N-羥甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙酰胺阻燃劑， 抽真空至l〇〇Pa，再加入甲苯溶劑至將木板完全浸沒15min，在120°C下進行蒸汽干燥，抽真 空至100Pa，得到含水量為5~10 %的木板；
[0064] (3)采用溶劑稀釋乙酸酐，得到濃度為40%的乙酸酐，采用浸泡的方式，加到步驟 2)所得的木板中，在IMPa、130 °C下反應16h，反應結束后，排出液體，抽真空至100Pa，得到含 水量為5~7 %的木板；
[0065] (4)向步驟3)所得的木板中添加甲苯溶劑，浸沒15min，再在120°C下進行蒸汽干 燥，抽真空至lOOPa，得到含水量為3~6 %的木板；
[0066] (5)在常溫常壓下，采用一般性阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片 狀的碳纖維膠粘，壓合即得到乙酰化阻燃型碳纖維復合木板。
[0067]按國標(GB/T 12441-2005)模擬大板燃燒法測試乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的 阻燃性能，國標(GB/T 8627-2007)測試復合木板的煙密度，國標(GB/T15104-2006)等方法 測試復合木板的力學性能，六次測定平均結果如下表1:
[0068]表 1
[0070]由表1可知，采用本發明制備的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板平均耐火時間大大 高于空白木板，氧指數達到了 42~48,煙密度大幅度降低，順紋抗壓強度>100MPa，抗彎強度 >200MPa，端面硬度 Μ0000Ν。
[0071]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】。當然，本發明還可有其它多種實施 例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，任何熟悉本技術領域的技術人員，當可根據本 發明作出各種相應的等效改變和變形，都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種乙酰化阻燃型碳纖維復合木板，由普通木板和碳纖維層組成，其特征在于，所述 復合木板通過將普通木板采用溶劑浸沒，蒸汽干燥，阻燃劑浸泡、溶劑稀釋的酸酐酰化反應 后，干燥，與碳纖維結構層膠粘復合制成。2. 根據權利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板，其特征在于，所述普通木板為 厚度5~10cm的木質板材。3. 根據權利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板，其特征在于，所述碳纖維結構 層的層厚為2mm，所述的碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維和酚醛基碳纖維中的任 一種。4. 根據權利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板，其特征在于，所述膠粘采用的 膠粘劑為阻燃膠粘劑。5. -種根據權利要求1所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的生產工藝，其特征在于， 包括以下步驟： (1) 將普通木板放入反應釜中，并加入溶劑將其完全浸沒10~15min，在100~120°C下 進行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量為8~15%的木板； (2) 采用濃度10~15 %的阻燃劑浸沒步驟1)得到的木板，加壓至IMPa，維持20~30min， 卸壓、卸阻燃劑，抽真空至100~200Pa，再加入溶劑至將木板完全浸沒10~15min，在100~ 120°C下進行蒸汽干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量為5~12%的木板； (3) 采用溶劑稀釋酸酐，得到濃度為20~40%的酸酐，采用浸泡的方式，加到步驟2)所 得的木板中，在lMPa、100~130°C下反應8~16h，反應結束后，排出液體，抽真空至100~ 200Pa，得到含水量為5~10%的木板； (4) 向步驟3)所得的木板中添加溶劑，浸沒10~15min，再在100°C~120°C下進行蒸汽 干燥，抽真空至100~200Pa，得到含水量為5~10 %的木板； (5) 在常溫常壓下，采用阻燃膠粘劑將步驟4)得到的木板的其中一面與片狀的碳纖維 膠粘，壓合，得到乙酰化阻燃型碳纖維復合木板。6. 根據權利要求5所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的生產工藝，其特征在于:所述 的溶劑為苯、甲苯、乙苯中的任一種。7. 根據權利要求5所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的生產工藝，其特征在于:所述 的阻燃劑為濃度為10%的KD-I、FRW、磷酸二氫氨一硼酸(MAP-H3B〇3)、N-輕甲基-3-(二甲氧 基磷酰基)丙酰胺中的任一種。8. 根據權利要求5所述的乙酰化阻燃型碳纖維復合木板的生產工藝，其特征在于:所述 的酸酐為甲酸酐、乙酸酐、苯甲酸酐、苯乙酸酐中的任一種。
【文檔編號】B32B9/04GK106078975SQ201610382962
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月1日 公開號201610382962.7, CN 106078975 A, CN 106078975A, CN 201610382962, CN-A-106078975, CN106078975 A, CN106078975A, CN201610382962, CN201610382962.7
【發明人】盛建國, 朱桂生, 吳曉金, 朱言萍, 陳亞玲
【申請人】江蘇科技大學