一种阻燃木墙板及其制备方法和应用与流程

本技术涉及一种阻燃木墙板及其制备方法和应用，属于阻燃木墙板。

背景技术：

1、自古以来，木材作为一种传统建筑材料，以其自然美感、良好的保温性能和易于加工的优点广受欢迎。然而，木材的耐火性能差，易燃。传统的木墙板在火灾发生时容易燃烧，给人们的生命财产安全带来严重威胁，因此火灾科学和消防工程学科领域研究的不断深入和发展，对燃烧特性的内涵也从单纯的火焰传播和蔓延，扩展到包括燃烧热释放速率、燃烧热释放量、燃烧烟密度以及燃烧产物毒性等参数。故开发一种满足各项指标的阻燃性能优异的木墙板具有重要意义。

2、目前主要通过以下几种方式来提高木墙板的阻燃性，一是通过对木墙板表面处理，即刷涂防火材料提高材料的阻燃性能，目前最高可达到b1-c阻燃级别；二是对木单板进行阻燃浸渍，用溶有阻燃剂的溶液进行抽真空浸渍，使板材达到b1-c级别；三是采用固雅木产品、越秀木产品，其目前可达到b1-c阻燃级别，如继续提高阻燃性能，仍需进行表面涂刷阻燃涂料来实现。

3、然而上述处理方式目前还存在以下方面问题：

4、1.成本较高：阻燃涂胶、涂层和喷涂的材料成本较高，对于大规模应用而言会增加项目成本；

5、2.影响木材外观：阻燃涂胶、涂层和喷涂会改变木材的外观，可能使木材的质感、颜色产生变化，特别是对于需要保持自然木纹的场合会影响美观；

6、3.耐久性问题：阻燃涂胶、涂层和喷涂的耐久性存在问题，特别是在长期暴露于阳光、湿度等环境因素下，阻燃性能可能会逐渐降低，需要定期维护和更新；

7、4.对环境和健康造成影响：阻燃涂胶、涂层和喷涂中常使用的化学物质可能对环境和人体健康造成一定的影响，如挥发性有机物(voc)的释放、甲醛等有害物质的排放等，需要注意合理使用和处理；

8、5.适用范围有限：不同的阻燃涂胶、涂层和喷涂材料可能适用于不同的木材类型和使用场景，对于一些特殊的木材种类或特殊的使用环境，没有合适的阻燃涂胶、涂层和喷涂方案。

9、综上，现急需开发一种不影响木材外观、力学性能佳、高耐久性、高稳定性且对环境无影响的阻燃木墙板。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种阻燃木墙板及其制备方法和应用，该方法制备得到的阻燃木墙板能够降低生产成本，阻燃级别更高，从而提高更高的安全性，且木墙板的可靠性和稳定性更强，延长材料的使用寿命，降低有害物质的释放。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种阻燃木墙板的制备方法，包括下述步骤：

3、(1)前处理：采用碱性溶液对木质单板进行前处理，得到前处理板；

4、(2)改性：采用低分子量酚醛树脂溶液对前处理板依次进行抽负压浸渍、加压浸渍处理，得到改性板；

5、(3)施胶：采用施胶剂处理改性板表面，得到施胶板，所述施胶剂包括高分子量酚醛树脂和磷酸盐阻燃剂；

6、(4)铺装：将若干张施胶板铺装，进行预压；

7、(5)压制：将预压后的板材进行压制，脱模后进行堆积冷压，即得所述阻燃木墙板。

8、本技术的步骤(1)先采用碱性溶液进行前处理，能够破坏木材的表面张力和木质素结构，增加木材的孔隙性和渗透性，去除表面污染物，且能够抽提木材中水溶性物质，使木材更容易吸收后续的改性物质和施胶剂，使得改性更为彻底，提高材料均一性和耐腐蚀性，材料的阻燃性更均匀。

9、步骤(2)中采用低分子量的酚醛树脂溶液先对前处理板进行处理，能够使得低分子量的酚醛树脂渗入到木材细胞壁及其他孔腔中，达到改性细胞壁、填充部分孔腔的目的；同时与高分子量酚醛树脂属于同源树脂，增强与施胶剂的相容性，便于施胶剂的渗透，并与施胶剂相互协同，提高木墙板的阻燃性、耐久性和稳定性。

10、可选地，步骤(1)中所述碱性溶液的质量浓度为3-5‰，采用的碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

11、该碱性溶液的质量浓度便于碱性物质向木质单板中进行渗透，提高对木质单板的前处理速度和前处理效果，若质量浓度过低，则对木质单板的前处理效果下降，降低后续步骤(2)和(3)的效果，从而降低木墙板的各方面性能，若质量浓度过高，则碱性过强，会导致木材细胞壁发生溶胀，破坏木材原有的力学性能，使得压制后得到的木墙板无法达到基础力学要求。

12、可选地，步骤(1)中木质单板的材质为杨木、桉木、柳杉、辐射松或桦木；

13、所述前处理的时间为20-100min，温度为40-100℃。

14、该前处理时间和温度能够促进碱性溶液的渗透，快速破坏木材的木质素结构，并且不会引起木质单板的形变，提高木质单板微观结构的稳定性，从而提高木墙板的强度及稳定性。

15、可选地，步骤(2)中所述低分子量酚醛树脂溶液的固含量为15-25％，低分子量酚醛树脂的分子量为200-500。

16、低分子量酚醛树脂能够进入到细胞壁与细胞腔、胞间空隙中，起到填充、改性木材的作用，这种深层次的改性使木材更加紧密和坚固，从而降低了热能通过木材的传递速度，还能够提高材料燃烧时需氧量，提高残碳率，从而提高木墙板的阻燃效果。若低分子量酚醛树脂分子量过大则渗透改性效果降低；低分子量酚醛树脂分子量过小则渗透量太大，材料塑料感增强，降低木墙板的美观性及力学性能。该低分子量酚醛树脂溶液的固含量影响低分子量酚醛树脂的浸渍量，若固含量过大易使低分子量酚醛树脂渗透量过大，失去材料木质感，降低美观性及力学强度；若固含量过小则木墙板无法达到高稳定性和阻燃性能。

17、所述抽负压浸渍的压力为-0.05至-0.12mpa，时间为5-30min，加压浸渍的压力为0.6-1.5mpa，时间为20-60min。

18、抽负压浸渍能够排除木材孔隙中空气，为浸渍渗透做准备，加压浸渍能够使小分子树脂迅速渗透，上述两种方式结合能够提高渗透的效率及均匀性，减少材料各向异性，使木墙板的各方面性能更均一稳定。

19、可选地，步骤(3)中施胶剂的固含量为45-55％，高分子量酚醛树脂的分子量为800-1500，施胶量为0.10-0.15g/cm3。

20、高分子量酚醛树脂和磷酸盐阻燃剂作为施胶剂，在该施胶量下能够使得木墙板的每一层都具有良好的阻燃性能，使得材料可以极大地提高材料的抗火性能，减少火灾发生的可能性，有效地保护财产和设备免受火灾的破坏，减少财产损失和停工停产的风险，即使是发生火灾，也能减缓火势的扩散速度，给人们争取更多的逃生时间，减少伤亡事故的发生。这对于一些需要高度安全性的场所，如建筑物、交通工具、电气设备等具有重要意义。

21、施胶中采用高分子量酚醛树脂若分子量过大则降低涂覆的均匀性，从而使得材料稳定性与阻燃效果均匀性下降，若分子量过小则会增加高分子量酚醛树脂的渗透量，使得高分子量酚醛树脂在改性板表面的存留量变少，降低施胶板的胶结性能，进而使得相邻施胶板的粘接强度降低，从而降低木墙板的力学强度及阻燃性，因此该高分子量酚醛树脂与改性中采用的低分子量酚醛树脂结合能够协同提高若干张施胶板之间的粘接强度、相容性，进而提高阻燃木墙板整体的力学强度、阻燃性和耐久性。施胶剂的固含量过大同样会使得高分子量酚醛树脂的渗透量增多，从而使得木墙板的木质感下降，固含量过小则使得阻燃木墙板的阻燃性、稳定性及力学强度下降。

22、可选地，所述施胶剂由重量比为6-10:1的高分子量酚醛树脂和磷酸盐阻燃剂组成；或

23、所述施胶剂还包括peg，所述施胶剂由重量比为7:2:1的高分子量酚醛树脂、磷酸盐阻燃剂和peg组成。

24、本技术的施胶剂一是采用重量比为6-10:1的高分子量酚醛树脂和磷酸盐阻燃剂作为施胶剂，磷酸盐阻燃剂能够减少对环境的污染和危害，其与高分子量酚醛树脂结合能够协同提高木墙板的阻燃性、耐久性、稳定性和力学强度。若磷酸盐阻燃剂重量比增加，则与高分子量酚醛树脂反应程度增大，降低施胶板之间的粘接强度，若磷酸盐阻燃剂重量比下降，则阻燃性能下降；二是采用重量比为7:2:1的高分子量酚醛树脂.、磷酸盐阻燃剂和peg组成，第二种施胶剂还增加了peg，其能够提高磷酸盐阻燃剂与高分子量酚醛树脂混合后稳定性，同时可以与高分子量酚醛树脂、磷酸盐阻燃剂相互协同，提高木墙板的阻燃性能。若peg过多，则高分子量酚醛树脂和磷酸盐阻燃剂的占比变少，则材料吸水性能提高，木墙板的尺寸稳定性下降。

25、上述施胶剂能够使得木墙板在初期分解时脱水而碳化，从而具备阻燃性，该施胶剂与改性用低分子量酚醛树脂能够相互协同，从而有效地提高木墙板的阻燃性能。

26、可选地，步骤(4)中预压压力为5-10mpa，时间为30-60min。

27、预压能够实现对施胶板的初步压制，该压力及时间能够使得施胶板之间水分充分平衡，同时提高施胶板的规整性，便于上料。。

28、可选地，步骤(5)中压制温度为115-130℃，时间为20-60min，压制压力为5-8mpa，堆积冷压时间为3-6天。

29、该压制温度、压制压力及压制时间能够使低分子量酚醛树脂和高分子量酚醛树脂充分固化又降低对单个施胶板的物理及力学性能的破坏，从而提高木墙板的阻燃性、尺寸稳定性和力学性能。

30、可选地，所述铺装包括全顺纹铺装、全交叉铺装、交叉与顺铺协同铺装。

31、全交叉铺装的工艺提高了产品的尺寸稳定性，提供了相对较高的面内和面外强度和刚度特性，使重组木具有类似于钢筋混凝土板的双向作用能力，弥补了木材横纹性能差的缺点，大大增强了木材在某些类型的连接下的抗劈裂性能。

32、可选地，所述施胶板的层数为奇数层，优选为大于15层，奇数层的板材的耐火性能比偶数层的要好，这是由于燃烧过程中受炭化的影响，使得奇数层板会将荷载周期性地重新分配。

33、根据本技术的另一个方面，提供了上述任一项所述的阻燃木墙板的制备方法制备得到的阻燃木墙板。

34、根据本技术的又一个方面，提供了上述任一项所述的阻燃木墙板的制备方法制备得到的阻燃木墙板在木材制品中的应用。

35、本技术的有益效果包括但不限于：

36、1.根据本技术的阻燃木墙板能够在保证阻燃性能的前提下，尽量保持木材的原始特性，如质感、颜色和纹理等。这可以使阻燃木墙板在装饰和设计上更具美观性，满足用户对木材外观的要求。

37、2.本技术的阻燃木墙板能够进行全面阻燃，解决了燃烧产生的滴落物问题、阻燃剂有毒烟气释放量的问题，其整体阻燃达到b级，满足海外客户对阻燃的严格要求，且具有较高的可靠性和稳定性，降低使用过程中出现问题的可能性，延长材料的使用寿命，可有效保护财产和设备免受火灾的破坏，减少财产损失和停工停产的风险。

38、3.本技术阻燃木墙板的制备方法，通过一次压制即可得到满足阻燃b级的木墙板，无需做表面处理，能够在实际生产工艺中实施，并能够达到预期的效果，具备商业化的潜力和市场前景。

39、4.本技术阻燃木墙板的制备方法得到的木墙板截面尺寸较大，每层施胶板均具有阻燃性，因此阻燃性能优异，并且其燃烧时木墙板的表面会形成绝热保护层，等效地提高其在火灾中的承载力，间接地提高了结构的耐火极限；与此同时，板之间的空隙小，火势通过空气间隙传播的风险性显著降低，在没有添加阻燃剂的条件下，通过控制树种、密度、厚度、改性、施胶剂大幅度提升了阻燃性能。