技术摘要：
本发明公开了一种防水阻燃型单板层积材的制备方法，属于板材制备技术领域。本发明将椰丝、稻壳混合后经过热碱液、酸液浸泡和高温高压处理，使椰丝、稻壳中的纤维成分分离，同时对部分纤维进行一定程度的分解，使纤维链长度缩短，提高纤维整体的比表面积，加强层积材的 全部
背景技术：
单板层积材是由厚单板沿顺纹方向层积组坯、热压胶合再锯割而成的材料。单板 层积材作为一种新型板材的研究始于20世纪70年代初，当时北美木材需求量迅速增大，优 质木材价格高涨，而由于石油工业发展迅猛，其副产品合成树脂价格不断下跌，从而促进了 利用小径木生产单板层积材的快速发展。人们越来越重视速生林的利用；而人工速生林材 如杨木、杉木等都具有材质松软、强度低、尺寸变异性大等缺点。利用小径级低质速生材旋 切的单板生产LVL来代替须用大径级原木锯制的大规格锯材使用，可以实现劣材优用、小材 大用，实现速生材的高效利用并拓宽其应用领域。 单板层积材（LVL）作为一种新型材料推向市场的时间不长，产量仍很小，用途正在 开发阶段。单板层积材（LVL）的特性主要是外观美丽，给人视觉以清新感，强度均匀，稳定， 耐久性好，不需干燥，尺寸自由度大等。单板层积材由于其在规格、强度、性能等方面的独到 优势，具有非常广泛的应用范围，按其用途可分为非结构用和结构用两种。其中结构用单板 层积材又分为小规格结构材和大规格结构材。非结构用单板层积材主要用于家具制造，做 高档家具台面的芯材或框架；小规格结构材主要用做门窗构架、内部墙壁支柱和门窗框、楼 梯等建筑部件；大规格结构材可广泛用于建筑托梁，屋顶衍架、工字梁等构件、家庭住宅的 屋顶、结构框架和地板系统中，也可作车船材、枕木等。 现有的单板层积材遇火燃烧时不耐火易被碳化，为了降低单板层积材的火灾危险 性，通常采用磷氮系阻燃剂或硼系阻燃剂对木质单板进行阻燃处理，制成难燃单板层积材； 或直接用阻燃剂对单板层积材进行阻燃处理。如专利CN1947967、CN101121891A、 CN101121274、CN102114650A等。现有的难燃单板层积材主要存在以下问题：遇火燃烧时，木 质单板层层剥落，碳化层龟裂，碳化速度快，通常为0.8mm/min～1.3mm/min；燃烧性能符合 GB8624-2012B1级规定，为难燃材料，不能使用于建筑构件及材料燃烧性能要求为A级的场 合。 增强型单板层积材是一种经处理的压缩木，它是用水溶性酚醛树脂处理实木或单 板，压缩成所需的密度和厚度。酚醛树脂树脂浸渍改性杨木是提高杨木尺寸稳定性和降低 吸湿性，从而提高其生物侵蚀性的一种经济有效的方法。然而，增强型单板层积材在潮湿环 境中，特别是在室外环境使用时，容易变形和开裂，耐水性能差，力学性能差。 因此，发明一种耐水性好、阻燃且力学性能好的单板层积材对板材制备技术领域 是很有必要的。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前单板层积材耐水性能差，遇火燃烧时不耐 火易被碳化以及力学性能差的缺陷，提供了一种防水阻燃型单板层积材的制备方法。 4 CN 111605012 A 说 明 书 2/6 页 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种防水阻燃型单板层积材的制备方法为： 将原木木板进行蒸煮，软化后切割生成原木单板，将改性纤维料均匀覆盖于原木单板 上，将原木单板投入热压机中，在温度为100～110℃和压力为2～4MPa的条件下压制30～ 40min，压制后在单板双面涂胶，涂胶后将8～10块单板进行组坯，组坯后投入热压机中继续 热压30～40min，热压后根据需求锯边切块，即得防水阻燃型单板层积材； 所述的改性纤维料的具体制备步骤为： （1）将卤代反应液进行过滤得到滤饼，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗滤饼3～5次得到 反应产物，将反应产物与蒸馏水投入反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至 0.8～1.2MPa，恒温恒温下用搅拌装置以60～80r/min的转速搅拌60～80min制得热处理反 应液； （2）将热处理反应液与大豆粉投入酶解罐中混合均匀制得待反应物，向酶解罐中加入 蛋白酶，将酶解罐置于室内温度为30～35℃的温室中静置10～12h，将罐内物料投入旋转蒸 发仪中，在转速为200～300r/min和温度为60～70℃的条件下蒸发浓缩2～3h，浓缩后投入 烘箱中，在温度为110～120℃的条件下干燥5～6h制得改性纤维料； 所述的卤代反应液的具体制备步骤为： （1）将椰丝与稻壳投入粉碎机中粉碎混合投入混合料，将混合料与质量分数为6～10% 的氢氧化钠溶液投入烧杯中，将烧杯投入水浴温度为80～100℃的水浴锅中，恒温下用搅拌 器以300～400r/min的转速搅拌60～80min制得混合浆液； （2）将混合浆液与过硫酸钠粉末投入反应釜中，用搅拌装置以300～400r/min的转速搅 拌30～40min，搅拌后抽滤得到滤渣，依次用丙二醇和蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣与质 量分数为3～5%的盐酸溶液按质量比为1:5投入烧杯中混合均匀制得预制溶液； （3）向烧杯中加入氧化铝粉末，向烧杯中滴加质量分数为8～12%的盐酸调节pH值至3～ 4，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌30～40min制得反应浆液，向烧杯中添加溴化钾粉 末，继续用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌2～3h制得卤代反应液。 所述的原木木板优选为松木、杨木、橡木。 改性纤维料的具体制备步骤（1）中所述的反应产物与蒸馏水的质量比为1:10。 改性纤维料的具体制备步骤（2）中所述的热处理反应液与大豆粉的质量比为50: 1。 改性纤维料的具体制备步骤（2）中所述的向酶解罐中加入的蛋白酶的质量为待反 应物质量的1～2%。 卤代反应液的具体制备步骤（1）中所述的椰丝与稻壳的质量比为10:1。 卤代反应液的具体制备步骤（1）中所述的混合料与质量分数为6～10%的氢氧化钠 溶液的质量比为1:10。 卤代反应液的具体制备步骤（2）中所述的混合浆液与过硫酸钠粉末的质量比为 30:1。 卤代反应液的具体制备步骤（3）中所述的向烧杯中加入的氧化铝粉末的质量为预 制溶液质量的4～6%，向烧杯中添加的溴化钾粉末的质量为反应浆液质量的1～2%。 本发明的有益技术效果是： 5 CN 111605012 A 说 明 书 3/6 页 （1）本发明首先将椰丝与稻壳粉碎混合，投入碱液中加热搅拌制得混合浆液，向混合浆 液中加入过硫酸钠反应，反应后过滤得到滤渣，将滤渣与盐酸混合制得预制溶液，随后向预 制溶液中加入氧化铝并滴加盐酸，反应后再加入溴化钾继续搅拌制得卤代反应液，随后将 卤代反应液过滤得到滤饼，再将滤饼与水混合后进行高温高压反应制得热处理反应液，随 后将热处理反应液与大豆份混合进行酶解处理，酶解后浓缩干燥制得改性纤维料，最后将 原木木板进行蒸煮、切割，将改性纤维料覆盖于原木单板上后进行热压，热压后涂胶，涂胶 后组坯，再进行热压，锯边切块即得防水阻燃型单板层积材，本发明将椰丝、稻壳混合后经 过热碱液、酸液浸泡和高温高压处理，使椰丝、稻壳中的纤维成分分离，同时对部分纤维进 行一定程度的分解，使纤维链长度缩短，提高纤维整体的比表面积，增加纤维与周围成分的 接触程度，提高纤维与周围各成分之间的粘结性能，从而利用纤维成分增强单板层积材各 层之间的粘结强度，提高层积材中内部结构的粘结程度和致密性，从而加强层积材的力学 性能，同时提高单板层积材的防水渗透性能，同时还对植物纤维进行氧化处理，使纤维表面 的羟基基团氧化生成羧基基团，络合吸附铝离子成分，铝离子经过反应生成氧化铝纳米级 颗粒吸附于植物纤维中，增强了植物纤维的力学强度以提高单板层积材的力学性能，同时 嵌入植物纤维各孔隙中有效提高单板层积材的防水性能； （2）本发明将植物纤维经过氧化处理使纤维中的羟基基团生成羧基，络合吸附铝离子， 随后铝离子生成氧化铝，氧化铝颗粒分散于纤维成分之间，利用纤维成分覆盖于单板层积 材表面，对单板层积材进行保护，在遇火燃烧时隔绝部分空气，抑制单板层积材被燃烧，同 时纤维进行卤化处理，在纤维中引入溴元素，使纤维的疏水能力得到增强，提高单板层积材 的防水能力，具有广阔的应用前景。
本发明公开了一种防水阻燃型单板层积材的制备方法，属于板材制备技术领域。本发明将椰丝、稻壳混合后经过热碱液、酸液浸泡和高温高压处理，使椰丝、稻壳中的纤维成分分离，同时对部分纤维进行一定程度的分解，使纤维链长度缩短，提高纤维整体的比表面积，加强层积材的 全部
背景技术：
单板层积材是由厚单板沿顺纹方向层积组坯、热压胶合再锯割而成的材料。单板 层积材作为一种新型板材的研究始于20世纪70年代初，当时北美木材需求量迅速增大，优 质木材价格高涨，而由于石油工业发展迅猛，其副产品合成树脂价格不断下跌，从而促进了 利用小径木生产单板层积材的快速发展。人们越来越重视速生林的利用；而人工速生林材 如杨木、杉木等都具有材质松软、强度低、尺寸变异性大等缺点。利用小径级低质速生材旋 切的单板生产LVL来代替须用大径级原木锯制的大规格锯材使用，可以实现劣材优用、小材 大用，实现速生材的高效利用并拓宽其应用领域。 单板层积材（LVL）作为一种新型材料推向市场的时间不长，产量仍很小，用途正在 开发阶段。单板层积材（LVL）的特性主要是外观美丽，给人视觉以清新感，强度均匀，稳定， 耐久性好，不需干燥，尺寸自由度大等。单板层积材由于其在规格、强度、性能等方面的独到 优势，具有非常广泛的应用范围，按其用途可分为非结构用和结构用两种。其中结构用单板 层积材又分为小规格结构材和大规格结构材。非结构用单板层积材主要用于家具制造，做 高档家具台面的芯材或框架；小规格结构材主要用做门窗构架、内部墙壁支柱和门窗框、楼 梯等建筑部件；大规格结构材可广泛用于建筑托梁，屋顶衍架、工字梁等构件、家庭住宅的 屋顶、结构框架和地板系统中，也可作车船材、枕木等。 现有的单板层积材遇火燃烧时不耐火易被碳化，为了降低单板层积材的火灾危险 性，通常采用磷氮系阻燃剂或硼系阻燃剂对木质单板进行阻燃处理，制成难燃单板层积材； 或直接用阻燃剂对单板层积材进行阻燃处理。如专利CN1947967、CN101121891A、 CN101121274、CN102114650A等。现有的难燃单板层积材主要存在以下问题：遇火燃烧时，木 质单板层层剥落，碳化层龟裂，碳化速度快，通常为0.8mm/min～1.3mm/min；燃烧性能符合 GB8624-2012B1级规定，为难燃材料，不能使用于建筑构件及材料燃烧性能要求为A级的场 合。 增强型单板层积材是一种经处理的压缩木，它是用水溶性酚醛树脂处理实木或单 板，压缩成所需的密度和厚度。酚醛树脂树脂浸渍改性杨木是提高杨木尺寸稳定性和降低 吸湿性，从而提高其生物侵蚀性的一种经济有效的方法。然而，增强型单板层积材在潮湿环 境中，特别是在室外环境使用时，容易变形和开裂，耐水性能差，力学性能差。 因此，发明一种耐水性好、阻燃且力学性能好的单板层积材对板材制备技术领域 是很有必要的。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前单板层积材耐水性能差，遇火燃烧时不耐 火易被碳化以及力学性能差的缺陷，提供了一种防水阻燃型单板层积材的制备方法。 4 CN 111605012 A 说 明 书 2/6 页 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种防水阻燃型单板层积材的制备方法为： 将原木木板进行蒸煮，软化后切割生成原木单板，将改性纤维料均匀覆盖于原木单板 上，将原木单板投入热压机中，在温度为100～110℃和压力为2～4MPa的条件下压制30～ 40min，压制后在单板双面涂胶，涂胶后将8～10块单板进行组坯，组坯后投入热压机中继续 热压30～40min，热压后根据需求锯边切块，即得防水阻燃型单板层积材； 所述的改性纤维料的具体制备步骤为： （1）将卤代反应液进行过滤得到滤饼，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗滤饼3～5次得到 反应产物，将反应产物与蒸馏水投入反应釜中，向反应釜中充入氮气升高反应釜内气压至 0.8～1.2MPa，恒温恒温下用搅拌装置以60～80r/min的转速搅拌60～80min制得热处理反 应液； （2）将热处理反应液与大豆粉投入酶解罐中混合均匀制得待反应物，向酶解罐中加入 蛋白酶，将酶解罐置于室内温度为30～35℃的温室中静置10～12h，将罐内物料投入旋转蒸 发仪中，在转速为200～300r/min和温度为60～70℃的条件下蒸发浓缩2～3h，浓缩后投入 烘箱中，在温度为110～120℃的条件下干燥5～6h制得改性纤维料； 所述的卤代反应液的具体制备步骤为： （1）将椰丝与稻壳投入粉碎机中粉碎混合投入混合料，将混合料与质量分数为6～10% 的氢氧化钠溶液投入烧杯中，将烧杯投入水浴温度为80～100℃的水浴锅中，恒温下用搅拌 器以300～400r/min的转速搅拌60～80min制得混合浆液； （2）将混合浆液与过硫酸钠粉末投入反应釜中，用搅拌装置以300～400r/min的转速搅 拌30～40min，搅拌后抽滤得到滤渣，依次用丙二醇和蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣与质 量分数为3～5%的盐酸溶液按质量比为1:5投入烧杯中混合均匀制得预制溶液； （3）向烧杯中加入氧化铝粉末，向烧杯中滴加质量分数为8～12%的盐酸调节pH值至3～ 4，用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌30～40min制得反应浆液，向烧杯中添加溴化钾粉 末，继续用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌2～3h制得卤代反应液。 所述的原木木板优选为松木、杨木、橡木。 改性纤维料的具体制备步骤（1）中所述的反应产物与蒸馏水的质量比为1:10。 改性纤维料的具体制备步骤（2）中所述的热处理反应液与大豆粉的质量比为50: 1。 改性纤维料的具体制备步骤（2）中所述的向酶解罐中加入的蛋白酶的质量为待反 应物质量的1～2%。 卤代反应液的具体制备步骤（1）中所述的椰丝与稻壳的质量比为10:1。 卤代反应液的具体制备步骤（1）中所述的混合料与质量分数为6～10%的氢氧化钠 溶液的质量比为1:10。 卤代反应液的具体制备步骤（2）中所述的混合浆液与过硫酸钠粉末的质量比为 30:1。 卤代反应液的具体制备步骤（3）中所述的向烧杯中加入的氧化铝粉末的质量为预 制溶液质量的4～6%，向烧杯中添加的溴化钾粉末的质量为反应浆液质量的1～2%。 本发明的有益技术效果是： 5 CN 111605012 A 说 明 书 3/6 页 （1）本发明首先将椰丝与稻壳粉碎混合，投入碱液中加热搅拌制得混合浆液，向混合浆 液中加入过硫酸钠反应，反应后过滤得到滤渣，将滤渣与盐酸混合制得预制溶液，随后向预 制溶液中加入氧化铝并滴加盐酸，反应后再加入溴化钾继续搅拌制得卤代反应液，随后将 卤代反应液过滤得到滤饼，再将滤饼与水混合后进行高温高压反应制得热处理反应液，随 后将热处理反应液与大豆份混合进行酶解处理，酶解后浓缩干燥制得改性纤维料，最后将 原木木板进行蒸煮、切割，将改性纤维料覆盖于原木单板上后进行热压，热压后涂胶，涂胶 后组坯，再进行热压，锯边切块即得防水阻燃型单板层积材，本发明将椰丝、稻壳混合后经 过热碱液、酸液浸泡和高温高压处理，使椰丝、稻壳中的纤维成分分离，同时对部分纤维进 行一定程度的分解，使纤维链长度缩短，提高纤维整体的比表面积，增加纤维与周围成分的 接触程度，提高纤维与周围各成分之间的粘结性能，从而利用纤维成分增强单板层积材各 层之间的粘结强度，提高层积材中内部结构的粘结程度和致密性，从而加强层积材的力学 性能，同时提高单板层积材的防水渗透性能，同时还对植物纤维进行氧化处理，使纤维表面 的羟基基团氧化生成羧基基团，络合吸附铝离子成分，铝离子经过反应生成氧化铝纳米级 颗粒吸附于植物纤维中，增强了植物纤维的力学强度以提高单板层积材的力学性能，同时 嵌入植物纤维各孔隙中有效提高单板层积材的防水性能； （2）本发明将植物纤维经过氧化处理使纤维中的羟基基团生成羧基，络合吸附铝离子， 随后铝离子生成氧化铝，氧化铝颗粒分散于纤维成分之间，利用纤维成分覆盖于单板层积 材表面，对单板层积材进行保护，在遇火燃烧时隔绝部分空气，抑制单板层积材被燃烧，同 时纤维进行卤化处理，在纤维中引入溴元素，使纤维的疏水能力得到增强，提高单板层积材 的防水能力，具有广阔的应用前景。
