本發(fā)明涉及竹材加工，尤其涉及一種基于無機纖維增強的阻燃重組竹及其制備方法。

背景技術：

1、重組竹是由竹材通過疏解、定向重組而成的新型竹基復合材料，由于物理力學性能優(yōu)異，目前已廣泛應用于室內外地板、家具、結構建筑、外墻掛板等領域。而重組竹在外界熱源或火源的影響下易引發(fā)火災，無法滿足b1級阻燃標準要求，極大地限制了重組竹在建筑領域的推廣。

2、竹材經疏解制備成重組竹單元，再經過浸漬酚醛樹脂、熱壓之后制得重組竹。重組竹的阻燃處理主要是在制備過程中施加阻燃劑的方式來實現(xiàn)?，F(xiàn)有技術基本是在浸膠之前將阻燃劑溶液或懸浮液通過常壓或負壓浸漬至重組竹單元中，進而制備阻燃重組竹。

3、以往研究發(fā)現(xiàn)，多種阻燃元素復合是提升阻燃劑效率的有效途徑。比如，磷系阻燃劑與堿性硼類化合物及含硅類無機礦物均具有優(yōu)異的協(xié)同阻燃效果。例如cn102152348a公開了一種阻燃型重組竹膠板生產方法，該方法利用含磷/硼/硅/過渡金屬螯合物的阻燃劑溶液浸漬竹絲條，再施加三聚氰胺改性酚醛或脲醛防火膠，制備阻燃重組竹膠板。

4、然而傳統(tǒng)的阻燃處理方法和阻燃劑體系效率低，所需要的施加量大。同時，無機鹽類阻燃劑如聚磷酸銨與重組竹單元、酚醛樹脂之間主要呈現(xiàn)層積、共混和填充效應，影響高質量膠層的形成，導致重組竹的物理力學性能劣化，這嚴重影響重組竹在建筑領域的應用。

5、因此，如何提供一種阻燃效率高、阻燃劑添加量少且力學性能優(yōu)異的阻燃重組竹，成為本領域亟需解決的技術難題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術難題，本發(fā)明提供了一種阻燃重組竹的制備方法，包括：

2、將接枝硅烷的無機纖維與酚醛樹脂混合，制得無機纖維改性酚醛樹脂；

3、將浸泡過阻燃劑溶液的重組竹單元浸漬于所述無機纖維改性酚醛樹脂中，取出干燥后經過組坯熱壓成型，制得所述阻燃重組竹。

4、本發(fā)明通過分別向重組竹單元中引入阻燃劑以及向酚醛樹脂網(wǎng)絡中引入無機纖維，兩種不同功能的阻燃成分發(fā)揮協(xié)同阻燃作用。其中無機纖維在提升酚醛樹脂耐熱性和成炭穩(wěn)定性的同時可以起到纖維增強作用，提高重組竹力學性能，復合阻燃體系則催化內層重組竹單元的脫水成炭，減少可燃氣體的產生。通過二者協(xié)同作用，在提升重組竹阻燃性能的同時實現(xiàn)力學強度的提高。而且無機纖維的引入可以代替部分阻燃劑的使用，降低阻燃劑添加量。

5、優(yōu)選地，所述接枝硅烷的無機纖維是將無機纖維與氨基有機硅烷在溶劑中混合后加熱制得。

6、優(yōu)選地，將無機纖維置于含有20-80份水、2-20份氨基有機硅烷、20-80份無水乙醇的混合溶液中，置于60℃-90℃水浴下攪拌加熱1-6小時，采用乙醇洗滌過濾干燥，制得所述接枝硅烷的無機纖維。

7、優(yōu)選地，所述浸漬的時間為5-20分鐘。

8、優(yōu)選地，所述無機纖維包括但不限于人造無機纖維、天然礦物纖維等。

9、優(yōu)選地，所述無機纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、海泡石纖維、玄武巖纖維中的至少一種。

10、優(yōu)選地，所述氨基有機硅烷為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

11、優(yōu)選地，所述溶劑為醇溶液，優(yōu)選為乙醇水溶液。

12、優(yōu)選地，接枝硅烷的無機纖維占酚醛樹脂中固體質量的1%-15%（例如為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%）。

13、優(yōu)選地，所述阻燃劑溶液中含有含磷無機阻燃劑與硼砂。

14、優(yōu)選地，含磷無機阻燃劑與硼砂的重量比為（5-40）：（3-25）。

15、更優(yōu)選地，含磷無機阻燃劑與硼砂的重量比為（15-30）：（5-10）。

16、優(yōu)選地，所述含磷無機阻燃劑為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、聚磷酸銨中的至少一種。

17、優(yōu)選地，采用5-40份的含磷無機阻燃劑、3-25份的硼砂、80-120份的水配制成阻燃劑溶液，將重組竹單元浸泡至阻燃劑溶液中進行阻燃處理。

18、優(yōu)選地，所述重組竹單元為竹絲、竹束、纖維化竹單板中的至少一種。

19、優(yōu)選地，所述干燥至含水率為8%-15%。

20、最優(yōu)選地，所述制備方法包括：

21、將15-30份的聚磷酸銨、5-10份的硼砂、110-130份的水配置成阻燃劑溶液，將重組竹單元浸漬于阻燃劑溶液中，晾干備用。

22、將25-35份的玄武巖纖維置于45-55份水、3-8份γ-氨丙基三甲氧基硅烷、45-55份無水乙醇的混合溶液中，置于55℃-65℃水浴下攪拌加熱，洗滌過濾干燥后制得γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性玄武巖纖維。將γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性玄武巖纖維加入固含量為20%-30%的酚醛樹脂中攪拌均勻，γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性玄武巖纖維的質量占酚醛樹脂固體質量的4%-6%。

23、將晾干備用的重組竹單元浸泡至含有γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性玄武巖纖維的酚醛樹脂中，干燥至含水率8%-15%。堆疊于模具中，在熱壓溫度140℃-160℃，熱壓時間0.8-1.2min/mm，熱壓壓力20-30mpa的工藝下制備成阻燃重組竹。

24、進一步，本發(fā)明提供了上述任一實施方案的制備方法制得的阻燃重組竹。

25、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

26、本發(fā)明提供了一種阻燃效率高、阻燃劑添加量少且力學性能優(yōu)異的阻燃重組竹，分別利用磷硼復合體系和無機纖維提升內層重組竹單元的阻燃性以及膠層的耐熱成炭性，可使阻燃重組竹的點燃時間延長，熱釋放速率峰值明顯降低。同時，無機纖維分散于酚醛樹脂中，達到增強阻燃重組竹力學性能的效果。與普通阻燃重組竹相比，本發(fā)明的阻燃重組竹剪切強度和抗彎性能均顯著提高。此外，該阻燃重組竹的制備方法實施簡便，成本低廉，效果顯著，具有極大的推廣價值。

技術特征：

1.一種阻燃重組竹的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述接枝硅烷的無機纖維是將無機纖維與氨基有機硅烷在溶劑中混合后加熱制得。

3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述無機纖維為玻璃纖維、硅酸鋁纖維、海泡石纖維、玄武巖纖維中的至少一種。

4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述氨基有機硅烷為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

5.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為醇溶液，優(yōu)選為乙醇水溶液。

6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，接枝硅烷的無機纖維占酚醛樹脂中固體質量的1%-15%。

7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述阻燃劑溶液中含有含磷無機阻燃劑與硼砂；優(yōu)選地，含磷無機阻燃劑與硼砂的重量比為（5-40）：（3-25）。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述含磷無機阻燃劑為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、聚磷酸銨中的至少一種。

9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述重組竹單元為竹絲、竹束、纖維化竹單板中的至少一種；和/或，所述干燥至含水率為8%-15%。

10.權利要求1~9中任一項所述制備方法制得的阻燃重組竹。

技術總結
本發(fā)明涉及竹材加工技術領域，尤其涉及一種基于無機纖維增強的阻燃重組竹及其制備方法。制備方法包括：將接枝硅烷的無機纖維與酚醛樹脂混合，制得無機纖維改性酚醛樹脂；將浸泡過阻燃劑溶液的重組竹單元浸漬于所述無機纖維改性酚醛樹脂中，取出干燥后經過組坯熱壓成型，制得阻燃重組竹。本發(fā)明分別利用磷硼復合體系和無機纖維提升內層重組竹單元的阻燃性以及膠層的耐熱成炭性，可使阻燃重組竹的點燃時間延長，熱釋放速率峰值明顯降低。同時，無機纖維能夠起到增強阻燃重組竹力學性能的效果。此外，該阻燃重組竹的制備方法實施簡便，成本低廉，效果顯著，具有極大的推廣價值。

技術研發(fā)人員：張少迪,于文吉,張亞慧
受保護的技術使用者：中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17