本發明涉及木材生產技術領域，具體地說是一種納米Mg(OH)2/木材復合材料的制造方法。
背景技術：
木材供需矛盾日益激烈,針對速生材、小徑材、間伐材、低質材、木材加工剩余物、農業產品剩余物等進行開發和利用勢在必行。改良木材性質,在保留木材固有性能的同時,賦予木材新的優異功能,提高木材的利用率和應用領域，這己成為目前非常必要又重要的現實問題。
木材中存在大于納米級尺度的宏觀空隙,導管間的紋孔的直徑一般約4~15微米,最小的管孔約20微米左右,最大弦徑約200微米,松類的軸向樹脂道在橫切面上每平方毫米0~5個,另外還具有納米級(1~100納米)尺度的介觀空隙,存在于針葉樹材單紋孔紋孔膜小孔、具緣紋孔塞緣小孔、潤脹狀態下微纖絲間隙、濕潤或干燥狀態下木材細胞壁空隙之中,這種納米尺度空隙和大于納米尺度的空隙的存在,使納米材料與木材的復合成為可能。
采用無機納米材料改良低質木材,在保留其良好的外觀視覺和加工特性等固有性能的同時,賦予木材新的優異功能,如提高耐磨性、硬度、剛度等物理力學強度,可提高低質木材的利用率和應用領域。如二氧化娃、二氧化鈦、蒙脫土等,可提高木材特別是速生木材等低劣質木材的表面硬度、耐磨性。更奇妙的是能提高木材的介電性能、自潔性能等。
技術實現要素：
本發明目的在于提供一種工藝簡單、處理高效、無醛環保的、阻燃性良好的納米Mg(OH)2/木材復合材料的制造方法。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種納米Mg(OH)2/木材復合材料的制造方法，包括以下步驟：
（1）木材預處理：經原木去皮、切鋸剖成所需尺寸的規格后，在60~85℃的條件下干燥12~24h，控制木材含水率8%~25%。
（2）納米Mg(OH)2/糖酚樹脂預聚體的制備：40~80份還原糖與10份酚加入400~500份水，再加入5~10份NH4Cl和0.05~0.1份CuSO4，加熱至50℃溶解，溶液變藍，再以1.6~4.0份NaOH調pH13（甲基酚為原料，以1.6~4.0份濃鹽酸調pH3），在75~90℃反應160min后，溶液變為紅褐色，慢慢加入質量分數1%~3%的MgCl2和質量分數1.5%~4.5%的氨水各0.4~4份，保溫反應1~3h制得水溶性低粘度的穩定樹脂預聚體。
（3）浸漬處理：將步驟（1）得到的木材放入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內真空度在-0.08~ -0.1MPa,保持30~60min，再將步驟（2）制得的納米Mg(OH)2/糖酚樹脂預聚體注入浸漬處理罐中，使木材完全淹沒，解除真空，保持30~60min，向處理罐內施加0.7~1.5MPa氣壓，并加熱至50~70℃，保持2~3h，然后加入總浸漬液質量的1%~3%的順丁烯二酸酐，保溫保壓1-2h，再升溫至95~100℃，保持1-2h。
（4）陳化處理：解除壓力，降溫至室溫，排出剩余的預聚體，取出木材，于室內靜置陳化5~8天。
（5）干燥：陳化后的木材用微波干燥至含水率10%~14%，制備成納米Mg(OH)2/木材復合材料。
步驟（1）所述原木適于任何木材，包括楊木、樺木、楠木、桉木、杉木和松木等。
步驟（2）所述還原糖是葡萄糖和果糖。所述酚是苯酚、對苯二酚、間苯二酚、鄰苯二酚、對甲基酚、鄰甲基酚和間甲基酚。
本發明的有益效果是，本發明具有處理工藝簡單，成本低，滲透性強，長效穩定。經過處理后的木材無甲醛釋放，環保無污染，具有良好的阻燃性、自潔性和耐腐蝕，其表面硬度、耐磨性和熱固性能等大幅提高。
具體實施方式
下面結合具體的優選實施例來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1
用49份葡萄糖與7份苯酚加入400份水，再加入5份NH4Cl和0.08份CuSO4，加熱至50℃溶解，溶液變藍，再以1.8份NaOH調pH13，在75℃反應160min后，溶液變為紅褐色，慢慢加入質量分數2%的MgCl2和質量分數3.5%的氨水各1份，保溫反應2h制得水溶性低粘度的穩定的納米Mg(OH)2/葡萄糖苯酚樹脂預聚體。固體含量為65.19%。經透射電鏡測得Mg(OH)2片狀長20-80nm，厚度5nm，能在葡萄糖苯酚樹脂中很好的分散。
將含水率為25%的杉木放入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內真空度為-0.09MPa,保持30min，再將制得的納米Mg(OH)2/葡萄糖苯酚樹脂預聚體注入浸漬處理罐中，使木材完全被淹沒，解除真空，保持30min，向處理罐內施加0.9MPa氣壓，并加熱至50℃，保持2h，然后加入總浸漬液質量的1%的順丁烯二酸酐，保溫保壓2h，再升溫至100℃，保持2h，解除壓力，降溫至室溫，排出剩余的預聚體，取出木材，于室內靜置陳化8天，陳化后的木材采用微波方法干燥。微波的頻率為915MHz，干燥至含水率為10%。制備成納米Mg(OH)2/木材復合材料。制造的Mg(OH)2/木材復合材料氣干密度為0.465g/cm3，硬度：端面為51.9MPa，弦面為47.2MPa，徑面46.5MPa，抗彎強度為82.9MPa，抗彎彈性模量為12380.1MPa，順紋抗壓強度45.8MPa，徑向橫紋抗壓強度（全部）3.6MPa，弦向橫紋抗壓強度（全部）3.2MPa。可用于制造木地板。
實施例2
用48份果糖與6份對苯二酚加入450份水，再加入6份NH4Cl和0.09份CuSO4，加熱至50℃溶解，溶液變藍，再以2.5份NaOH調pH13，在85℃反應160min后，溶液變為紅褐色，慢慢加入質量分數3%的MgCl2和質量分數4.5%的氨水各0.5份，保溫反應3h制得水溶性低粘度的穩定的納米Mg(OH)2/果糖對苯二酚樹脂預聚體。固體含量為53.92%。經透射電鏡測得Mg(OH)2片狀長10-90nm，厚度6nm，能在果糖對苯二酚樹脂中很好的分散。
將含水率為29%的速生楊木放入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內真空度為-0.08MPa,保持40min，再將制得的納米Mg(OH)2/果糖對苯二酚樹脂預聚體注入浸漬處理罐中，使木材完全被淹沒，解除真空，保持40min，向處理罐內施加1.2MPa氣壓，并加熱至70℃，保持2h，然后加入總浸漬液質量的1.5%的順丁烯二酸酐，保溫保壓2h，再升溫至95℃，保持2h，解除壓力，降溫至室溫，排出剩余的預聚體，取出木材，于室內靜置陳化7天，陳化后的木材采用微波方法干燥。微波的頻率為2450MHz，干燥至含水率為12%。制備成納米Mg(OH)2/木材復合材料，制造的Mg(OH)2/木材復合材料氣干密度為0.446g/cm3，硬度：端面為52.3MPa，弦面為46.2MPa，徑面45.2MPa，抗彎強度為80.7MPa，抗彎彈性模量為12300.6MPa，順紋抗壓強度46.6MPa，徑向橫紋抗壓強度（全部）3.4MPa，弦向橫紋抗壓強度（全部）3.3MPa。可用于室內裝飾材料。
實施例3
用40份果糖與10份鄰苯二酚加入400份水，再加入7份NH4Cl和0.07份CuSO4，加熱至50℃溶解，溶液變藍，再以2.7份NaOH調pH13，在75℃反應160min后，溶液變為紅褐色，慢慢加入質量分數2.2%的MgCl2和質量分數4.5%的氨水各0.8份，保溫反應2h制得水溶性低粘度的穩定的納米Mg(OH)2/果糖鄰苯二酚樹脂預聚體。固體含量為63.19%。經透射電鏡測得Mg(OH)2片狀長20-70nm，厚度5nm，能在果糖鄰苯二酚樹脂中很好的分散。
將含水率為28%的速生楊木放入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內真空度為-0.08MPa,保持60min，再將制得的納米Mg(OH)2/果糖鄰苯二酚樹脂預聚體注入浸漬處理罐中，使木材完全被淹沒，解除真空，保持40min，向處理罐內施加1.2MPa氣壓，并加熱至65℃，保持3h，然后加入總浸漬液質量的1.5%的順丁烯二酸酐，保溫保壓2h，再升溫至95℃，保持2h，解除壓力，降溫至室溫，排出剩余的預聚體，取出木材，于室內靜置陳化5天，陳化后的木材采用微波方法干燥。微波的頻率為915MHz，干燥至含水率為11%。制備成納米Mg(OH)2/木材復合材料，制造的Mg(OH)2/木材復合材料氣干密度為0.441g/cm3，硬度：端面為52.7MPa，弦面為45.2MPa，徑面45.7MPa，抗彎強度為81.7MPa，抗彎彈性模量為12302.1MPa，順紋抗壓強度46.2MPa，徑向橫紋抗壓強度（全部）3.2MPa，弦向橫紋抗壓強度（全部）3.2MPa。可用于室內裝飾材料。
實施例4
用40份果糖與8份間苯二酚加入450份水，再加入7份NH4Cl和0.07份CuSO4，加熱至50℃溶解，溶液變藍，再以2.6份NaOH調pH13，在85℃反應160min后，溶液變為紅褐色，慢慢加入質量分數1%的MgCl2和質量分數2.5%的氨水各3.5份，保溫反應2h制得水溶性低粘度的穩定的納米Mg(OH)2/果糖間苯二酚樹脂預聚體。固體含量為66.19%。經透射電鏡測得Mg(OH)2片狀長30-80nm，厚度7nm，能在果糖間苯二酚樹脂中很好的分散。
將含水率為30%的速生桉木放入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內真空度在-0.09Mpa，保持60min，再將制得的納米Mg(OH)2/果糖間苯二酚樹脂預聚體注入浸漬處理罐中，使木材完全被淹沒，解除真空，保持40min，向處理罐內施加1.2MPa氣壓，并加熱至65℃，保持3h，然后加入總浸漬液質量的2%的順丁烯二酸酐，保溫保壓2h，再升溫至95℃，保持2h，解除壓力，降溫至室溫，排出剩余的預聚體，取出木材，于室內靜置陳化7天，陳化后的木材采用微波方法干燥。微波的頻率為915MHz，干燥至含水率為10%。制備成納米Mg(OH)2/木材復合材料，制造的Mg(OH)2/木材復合材料氣干密度為0.449g/cm3，硬度：端面為51.9MPa，弦面為45.4MPa，徑面46.3MPa，抗彎強度為81.4MPa，抗彎彈性模量為12302.5MPa，順紋抗壓強度46.0MPa，徑向橫紋抗壓強度（全部）3.3MPa，弦向橫紋抗壓強度（全部）3.2MPa。可用于室內裝飾材料。
實施例5
用42份葡萄糖與7份對甲基苯酚加入420份水，再加入7份NH4Cl和0.07份CuSO4，加熱至50℃溶解，溶液變藍，再以2.6份濃HCl調pH3，在90℃反應160min后，溶液變為紅褐色，慢慢加入質量分數1%的MgCl2和質量分數2.5%的氨水各2.5份，保溫反應2h制得水溶性低粘度的穩定的納米Mg(OH)2/葡萄糖對甲基苯酚樹脂預聚體。固體含量為58.29%。經透射電鏡測得Mg(OH)2片狀長10-100nm，厚度8nm，能在葡萄糖對甲基苯酚樹脂中很好的分散。
將含水率為30%的速生桉木放入密閉的浸漬處理罐中，抽真空使罐內真空度在-0.09MPa,保持50min，再將制得的納米Mg(OH)2/葡萄糖對甲基苯酚樹脂預聚體注入浸漬處理罐中，使木材完全被淹沒，解除真空，保持60min，向處理罐內施加1.0MPa氣壓，并加熱至60℃，保持3h，然后加入總浸漬液質量的1.5%的順丁烯二酸酐，保溫保壓2h，再升溫至90℃，保持2h，解除壓力，降溫至室溫，排出剩余的預聚體，取出木材，于室內靜置陳化7天，陳化后的木材采用微波方法干燥。微波的頻率為915MHz，干燥至含水率為13%。制備成納米Mg(OH)2/木材復合材料，制造的Mg(OH)2/木材復合材料氣干密度為0.450g/cm3，硬度：端面為51.6MPa，弦面為45.2MPa，徑面46.0MPa，抗彎強度為82.1MPa，抗彎彈性模量為12300.7MPa，順紋抗壓強度45.7MPa，徑向橫紋抗壓強度（全部）3.2MPa，弦向橫紋抗壓強度（全部）3.2MPa。可用于室內裝飾材料。