本技术介绍了一种创新的软木基柔性复合材料,以及其制备方法和应用场景,旨在解决传统木材在高温环境下的缺陷。该技术通过化学溶液煮沸处理软木以去除木质素,形成纤维素间的孔隙,为后续变形提供空间。随后,将木质素与硅烷混合制成前驱体溶液,与处理过的软木混合,经过抽滤、浸渍、加热和凝胶干燥等步骤,形成有机硅-木质素杂化材料。这种材料利用有机硅气凝胶填充孔隙,并在纤维素表面形成涂层,降低孔径,增强隔热效果。在燃烧过程中,该杂化材料能够形成二氧化硅陶瓷层,有效隔绝氧气,展现出超越天然木材的阻燃性能。
背景技术
木材作为一种天然可持续材料,广泛存在于自然环境中,易于获取,其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。而根据内部结构不同,可分为软木和硬木,软木内部结构为蜂窝状,硬木结构为纤维状,常见软木有松木、巴沙木、杉木、杨木,常见硬木有橡木、桦木、枫木、檀木。然而,传统的木材特性使其在防火和隔热领域存在一定缺陷,主要表现为易燃性和吸水性,这限制了其在建筑和工业领域的应用。
木质素是一种复杂的有机聚合物,提供了木材的坚硬性和抵抗腐烂的能力,是一种广泛存在于木质组织中的生物高分子。它通过形成交织网来硬化细胞壁,起到抗压作用,并具有避免生物侵害、水侵蚀、抗菌、抗氧化、抗紫外吸收和阻燃等功能。木质素是自然界中唯一可再生的芳香化合物资源,这使得它成为一种可持续的隔热材料来源。
虽然木质素本身具有一定的隔热性能,但其效果并不显著,主要是因为木质素含有大量的酚羟基和甲氧基,这些官能团在高温下容易发生氧化反应。同时木质素具有高孔隙率,其多孔结构的非均匀性和连通性会导致热量通过固体基质传导的路径增加。
为了解决木材的易燃性,现有的解决方案主要是通过在木材表面涂覆阻燃剂或防水涂层,但这些方法通常只能提供有限的防火和防水性能,由于涂料本身的耐久性问题,这些防护层在长期使用或恶劣环境下容易剥落、失效,导致其防护性能大幅下降,在实际应用中存在耐久性差、成本高等问题。
实现思路