[0001] 本发明涉及木材加工领域，主要涉及一种砂浆碳化木复合地板的制备方法。

[0002] 实木地板是所有地板品类中最受欢迎的中高端产品，具有脚感舒适、天然美观，具有保温、调节室内温度湿度的功能，使用过程中无污染物释放，在人们普遍注重环境的大背景下，实木地板是家居装饰中的优先选择。近年实木地板使用于地暖环境渐多，然而当实木地板用于地暖中时，总会出现各种问题，随着温度湿度的变化木材会蒸发或吸收水分，产生干缩或湿胀，导致木材尺寸不稳定，使木材及制品发生翘曲、变形和开裂等缺陷，实木地板虽然使用干燥木材，但同样会受大气中温度湿度变化的影响，而产生干缩湿胀现象，由于传统实木地板产品的终含水率一般为8 12%，而地暖温度通常为50 60℃，长期地暖使用环境~ ~会使地板中的水分蒸发而导致干缩，供暖季结束进入夏季后地板又易吸湿膨胀，产生开裂、离缝、变形等缺陷。

[0003] 为了解决实木地板的脱水收缩、变形开裂等问题，常用的方法有：对实木地板进行六面封漆，但所封的漆膜在安装和使用过程中容易被破坏，从而失去其所具备的性能，且不便于后期的打磨翻新，也有在实木地板的基材外面涂覆并渗入基材内部、与木质纤维胶结为一体的耐热保护涂层，以达到阻止热量对基材的侵入，但该方法不能有效地克服木材内应力的作用，长时间在高温加热环境或者潮湿环境下还是会发生开裂及变形的问题，同时由于耐热保护层的存在，一定程度上还降低了实木地板的热传导能力，导致室内升温缓慢，造成热能浪费。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供的是一种砂浆碳化木复合地板的制备方法，通过在砂浆层的上层分布碳化木，下层开设地暖定位槽，地暖管路不直接接触碳化木，但同时可传递热量到地板上层，兼具实木地板的观赏性和舒适性。

[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种砂浆碳化木复合地板的制备方法，包括砂浆的制备和碳化木的制备，包括以下步骤：（1）制备碳化木：a、取速生材原木刨制成横截面的边长为1 10cm、高度为砂浆碳化木复~
合地板厚度的1/3 2/3的块状坯料，备用；
~
b、将坯料先放入过热蒸汽箱中，在温度为140 180℃，湿度为60 100%的条件下进行浸~ ~
润处理，该处理过程分多次进行：第一次先在过热蒸汽箱中浸润处理3 5h，取出后在60 70~ ~
℃条件下快速干燥5 10min；干燥后再次放入过热蒸汽箱中浸润处理5 10h，取出后在80 90~ ~ ~
℃条件下快速干燥10 15min；干燥后取出再次放入过热蒸汽箱中浸润处理5 10h，取出后放~ ~
入真空干燥箱内，在40 50℃、-0.1 -0.08MPa条件下将坯料烘干至含水率达到20 25%；
~ ~ ~
c、将步骤b中的坯料放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，将温度以2 5℃/min的速率~
升高至80 90℃，并控制压力为-0.6 -0.8MPa，保温保压浸渍3 4h后，将坯料烘干至含水率~ ~ ~
为15 20%；
~
d、将步骤c中干燥后的坯料送入高温气氛炉中，对坯料进行初次碳化处理：先将温度以
10 20℃/h的速率升温至60 100℃，然后通入煤气与氧气体积含量比为1:3 1:2的气体，并~ ~ ~
以8 10℃的速率升温至200 250℃，保温1 2h，待碳化处理结束后，在坯料上均匀喷洒雾化~ ~ ~
气，使坯料缓慢降温至80 100℃后，再将坯料放入温度设置为100 120℃、湿度为80 100%的~ ~ ~
饱和蒸汽箱中进行调湿回潮处理，冷却至室温后取出备用；
e、取步骤d中的坯料，进行二次碳化处理：往炉内通入煤气与氧气体积含量比为1:3 1:
~
2的气体，并将温度以5 10℃/h的速率升温至250 300℃，保温1 1.5h后冷却至室温，取出备~ ~ ~
用；
f、取步骤e中碳化处理后的坯料，再次放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，将温度以
5 10℃/min的速率升高至100 120℃，并控制压力为-0.08 -0.1MPa，保温保压浸渍0.5 1h~ ~ ~ ~
后，将坯料烘干至含水率为5 8%，即可制得碳化木；
~
（2）制备砂浆：a、按重量份数，称取水泥25 30份，高强陶粒20 25份，玻璃微珠30 50份，~ ~ ~
甲基纤维素0.05 0.3份，减水剂0.5 1份；
~ ~
b、先将水泥放入混料机中，称取水泥重量8 10%的水，并在水中加入减水剂和甲基纤维~
素，搅拌均匀后倒入混料机中和水泥一起搅拌，0.5 1min后放入玻璃微珠和高强陶粒，继续~
搅拌2 3min后倒入特制的地板成型模具中，备用；其中，地板成型模具包括外模具、上开槽~
模具和下开槽模具；
（3）砂浆在外模具中抹平后，将外模具连同砂浆一起放在下开槽模具中，加压后在砂浆层的下表面形成地暖定位槽，再将上开槽模具放在砂浆层的上表面，加压后形成碳化木的分布槽；
（4）将步骤（1）中制备的碳化木设置在分布槽中，放置24h后脱模，即可得碳化木与砂浆层粘结固定为一体的粗坯；
（5）将步骤（4）中脱模后的粗坯放入恒温养护箱内养护5 10d，取出放入烘箱中烘干，备~
用；
（6）在步骤（5）的干燥坯体上表面进行抛光处理，再喷涂一层含有SiO2纳米增强材料的涂料保护层，即可得砂浆碳化木复合地板。

[0006] 优选的，步骤（4）中，碳化木设置在分布槽中时，可以在砂浆与碳化木之间设置细钢丝进行加固。

[0007] 优选的，所述的地暖定位槽的深度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/3 2/3，所述的~地暖定位槽之间的间距为10 12cm。
~

[0008] 优选的，所述碳化木的上表面与砂浆层的上表面平齐。

[0009] 本发明的有益效果是：本发明提供的是一种砂浆碳化木复合地板，旨在解决两大问题：一是非实木地板的坚硬、脚感不好、舒适感低、导热慢的问题，二是实木地板应用在地暖上容易脱水收缩、变形开裂的问题。

[0010] 可改善问题一：本发明采用保温隔热无机材料与实木结合，形成复合地板，以砂浆层作为底板，先在砂浆层的上表面均匀开设分布槽，并在槽体内放置碳化木，砂浆层起到一个龙骨支撑的作用，承重能力十分强，而碳化木起到画龙点睛的作用，不仅增加底板的观赏性，同时可以增加地板的回弹性、舒适度，同时碳化木作为高温热处理实木，与普通实木地板相比，吸湿性显著下降，尺寸稳定性明显提高，即使处在高温高湿的恶略环境中，也可以减少翘曲、变形和开裂等缺陷的发生概率；其次，在砂浆层的下表面根据地暖管路开设地暖定位槽，由于定位槽与分布槽之间仍存在一定距离，当地暖管路卡在槽内时，不会直接接触碳化木，可以减少对碳化木的伤害，但与其他涂覆有极厚耐热保护层的实木地板相比，地暖可轻松传递热量到地板上层，并且砂浆层还可以起到保温的作用，更为节能使用；该改善问题二：在将速生材原木刨制成木方坯料后，先放入过热蒸汽箱中进行浸润处理，该处理过程有两大要点：一是高温高湿的蒸汽环境，可以使水分进入木材内部，使木材内水分温度升高，水分子内能增加，活性增强，木材结构成分间连接力降低，从而减小木材的变形阻力，降低了干缩应力，减少开裂的几率；二是在浸润结束后快速干燥，可以在木材内部留下细小的气孔，为后续的酚醛树脂改性处理做铺垫，可以使酚醛树脂充分浸渍到木材内部；本发明中还对碳化木做了改性处理，用低分子量的酚醛树脂来浸渍木材，可以改变实木的尺寸稳定性，提高木材的抗缩率，树脂浸渍到木材的细胞腔体中后，一方面树脂固化后制约了木材的收缩，另一方面固化的树脂填充到细胞腔，其本身缩聚为不溶于水的高分子，起到疏水的作用，减小木材的吸水性，从而可以改善木材的收缩，由于其在木材细胞壁中仅起到填充的作用，并不会对木材的力学性能产生影响；在蒸汽浸润和酚酸树脂改性的基础上，再对木材做碳化处理，达到改良木材的品质，降低木材的吸湿性和吸水性，提高尺寸稳定性、生物耐腐性和耐候性的目的，使最终得到的实木地板成为真正的绿色环保产品，不仅能用于地暖上，而且具有防腐防虫性能、不含任何有害物质、对人体和环境都没有任何负面影响的优点。

[0011] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。下面结合具体实施例详细描述本发明的方案：作为本发明的实施例，一种砂浆碳化木复合地板的制备方法，包括砂浆的制备和碳化木的制备，包括以下步骤：
（1）制备碳化木：a、取速生材原木刨制成横截面的边长为1cm、高度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/3的块状坯料，备用；
b、将坯料先放入过热蒸汽箱中，在温度为140℃，湿度为60%的条件下进行浸润处理，一是高温高湿的蒸汽环境，可以使水分进入木材内部，使木材内水分温度升高，水分子内能增加，活性增强，木材结构成分间连接力降低，从而减小木材的变形阻力，降低了干缩应力，减少开裂的几率；二是在浸润结束后快速干燥，可以在木材内部留下细小的气孔，为后续的酚醛树脂改性处理做铺垫，可以使酚醛树脂充分浸渍到木材内部，该处理过程分多次进行：第一次先在过热蒸汽箱中浸润处理3h，取出后放入微波干燥设备中，在60℃条件下快速干燥
5min；干燥后再次放入过热蒸汽箱中浸润处理5h，取出后放入微波干燥设备中，在80℃条件下快速干燥10min；干燥后取出再次放入过热蒸汽箱中浸润处理5h，取出后放入真空干燥箱内，在40℃、-0.1MPa条件下将坯料烘干至含水率达到20%；
c、将步骤b中的坯料放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，进行改性处理，可以改变实木地板板材的尺寸稳定性，提高板材的抗缩率，树脂浸渍到板材的细胞腔体中后，一方面树脂固化后制约了木材的收缩，另一方面固化的树脂填充到细胞腔，其本身缩聚为不溶于水的高分子，起到疏水的作用，减小木材的吸水性，从而可以改善木材的收缩，由于其在木材细胞壁中仅起到填充的作用，并不会对木材的力学性能产生影响；其中，酚醛树脂的固化含量为50%，PH值为7.2，粘度为8mPa·s，并将温度以2℃/min的速率升高至80℃，并控制压力为-0.6MPa，保温保压浸渍3h后，将坯料烘干至含水率为15%；
d、将步骤c中干燥后的坯料送入高温气氛炉中，进行碳化处理，达到改良木材的品质，降低木材的吸湿性和吸水性，提高尺寸稳定性、生物耐腐性和耐候性的目的；首先对坯料进行初次碳化处理：先将温度以10℃/h的速率升温至60℃，然后通入煤气与氧气体积含量比为1:3的气体，并以8℃的速率升温至200℃，保温1h，待碳化处理结束后，在坯料上均匀喷洒雾化气，使坯料缓慢降温至80℃后，再将坯料放入温度设置为100℃、湿度为80%的饱和蒸汽箱中进行调湿回潮处理，冷却至室温后取出备用；
e、取步骤d中的坯料，进行二次碳化处理：往炉内通入煤气与氧气体积含量比为1:3的气体，并将温度以5℃/h的速率升温至250℃，保温1h后冷却至室温，取出备用；
f、取步骤e中碳化处理后的坯料，再次放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，将温度以
5℃/min的速率升高至100℃，并控制压力为-0.08MPa，保温保压浸渍0.5h后，将坯料烘干至含水率为5%，即可制得碳化木；
（2）制备砂浆：a、按重量份数，称取水泥25份，高强陶粒20份，玻璃微珠30份，甲基纤维素0.05份，减水剂0.5份；
b、先将水泥放入混料机中，称取水泥重量8%的水，并在水中加入减水剂和甲基纤维素，搅拌均匀后倒入混料机中和水泥一起搅拌，0.5min后放入玻璃微珠和高强陶粒，继续搅拌
2min后倒入特制的地板成型模具中，备用；其中，地板成型模具包括外模具、上开槽模具和下开槽模具；
（3）砂浆在外模具中抹平后，将外模具连同砂浆一起放在下开槽模具中，加压后在砂浆层的下表面形成地暖定位槽，所述的地暖定位槽的深度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/2，所述的地暖定位槽之间的间距为10cm，再将上开槽模具放在砂浆层的上表面，加压后形成碳化木的分布槽；
（4）将步骤（1）中制备的碳化木设置在分布槽中，碳化木的上表面与砂浆层的上表面平齐，碳化木设置在分布槽中时，可以在砂浆与碳化木之间设置细钢丝进行加固，放置24h后脱模，即可得碳化木与砂浆层粘结固定为一体的粗坯；
（5）将步骤（4）中脱模后的粗坯放入恒温养护箱内养护5d，取出放入烘箱中烘干，备用；
（6）在步骤（5）的干燥坯体上表面进行抛光处理，再喷涂一层含有SiO2纳米增强材料的涂料保护层，即可得砂浆碳化木复合地板。

[0012] 作为本发明的实施例，一种砂浆碳化木复合地板的制备方法，包括砂浆的制备和碳化木的制备，包括以下步骤：（1）制备碳化木：a、取速生材原木刨制成横截面的边长为5cm、高度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/2的块状坯料，备用；
b、将坯料先放入过热蒸汽箱中，在温度为160℃，湿度为80%的条件下进行浸润处理，一是高温高湿的蒸汽环境，可以使水分进入木材内部，使木材内水分温度升高，水分子内能增加，活性增强，木材结构成分间连接力降低，从而减小木材的变形阻力，降低了干缩应力，减少开裂的几率；二是在浸润结束后快速干燥，可以在木材内部留下细小的气孔，为后续的酚醛树脂改性处理做铺垫，可以使酚醛树脂充分浸渍到木材内部，该处理过程分多次进行：第一次先在过热蒸汽箱中浸润处理4h，取出后放入微波干燥设备中，在65℃条件下快速干燥
8min；干燥后再次放入过热蒸汽箱中浸润处理8h，取出后放入微波干燥设备中，在85℃条件下快速干燥12min；干燥后取出再次放入过热蒸汽箱中浸润处理8h，取出后放入真空干燥箱内，在45℃、-0.09MPa条件下将坯料烘干至含水率达到23%；
c、将步骤b中的坯料放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，进行改性处理，可以改变实木地板板材的尺寸稳定性，提高板材的抗缩率，树脂浸渍到板材的细胞腔体中后，一方面树脂固化后制约了木材的收缩，另一方面固化的树脂填充到细胞腔，其本身缩聚为不溶于水的高分子，起到疏水的作用，减小木材的吸水性，从而可以改善木材的收缩，由于其在木材细胞壁中仅起到填充的作用，并不会对木材的力学性能产生影响；其中，酚醛树脂的固化含量为52%，PH值为8，粘度为8.2mPa·s，并将温度以4℃/min的速率升高至85℃，并控制压力为-0.7MPa，保温保压浸渍3.5h后，将坯料烘干至含水率为18%；
d、将步骤c中干燥后的坯料送入高温气氛炉中，进行碳化处理，达到改良木材的品质，降低木材的吸湿性和吸水性，提高尺寸稳定性、生物耐腐性和耐候性的目的；首先对坯料进行初次碳化处理：先将温度以15℃/h的速率升温至80℃，然后通入煤气与氧气体积含量比为1:2.5的气体，并以9℃的速率升温至225℃，保温1.5h，待碳化处理结束后，在坯料上均匀喷洒雾化气，使坯料缓慢降温至90℃；再将坯料放入温度设置为110℃、湿度为90%的饱和蒸汽箱中进行调湿回潮处理，冷却至室温后取出备用；
e、取步骤d中的坯料，进行二次碳化处理：往炉内通入煤气与氧气体积含量比为1:2.5的气体，并将温度以8℃/h的速率升温至280℃，保温1.25h后冷却至室温，取出备用；
f、取步骤e中碳化处理后的坯料，再次放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，其中，酚醛树脂的固化含量为43%，PH值为9.2，粘度为8.7mPa·s，并将温度以8℃/min的速率升高至
110℃，并控制压力为-0.09MPa，保温保压浸渍0.8h后，将坯料烘干至含水率为6%，即可制得碳化木；
（2）制备砂浆：a、按重量份数，称取水泥28份，高强陶粒23份，玻璃微珠40份，甲基纤维素0.2份，减水剂0.8份；
b、先将水泥放入混料机中，称取水泥重量9%的水，并在水中加入减水剂和甲基纤维素，搅拌均匀后倒入混料机中和水泥一起搅拌，0.8min后放入玻璃微珠和高强陶粒，继续搅拌
3min后倒入特制的地板成型模具中，备用；其中，地板成型模具包括外模具、上开槽模具和下开槽模具；
（3）砂浆在外模具中抹平后，将外模具连同砂浆一起放在下开槽模具中，加压后在砂浆层的下表面形成地暖定位槽，所述的地暖定位槽的深度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/3，所述的地暖定位槽之间的间距为11cm，再将上开槽模具放在砂浆层的上表面，加压后形成碳化木的分布槽；
（4）将步骤（1）中制备的碳化木设置在分布槽中，碳化木的上表面与砂浆层的上表面平齐，碳化木设置在分布槽中时，可以在砂浆与碳化木之间设置细钢丝进行加固，放置24h后脱模，即可得碳化木与砂浆层粘结固定为一体的粗坯；
（5）将步骤（4）中脱模后的粗坯放入恒温养护箱内养护8d，取出放入烘箱中烘干，备用；
（6）在步骤（5）的干燥坯体上表面进行抛光处理，再喷涂一层含有SiO2纳米增强材料的涂料保护层，即可得砂浆碳化木复合地板。

[0013] 作为本发明的实施例，一种砂浆碳化木复合地板的制备方法，包括砂浆的制备和碳化木的制备，包括以下步骤：（1）制备碳化木：a、取速生材原木刨制成横截面的边长为10cm、高度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/3的块状坯料，备用；
b、将坯料先放入过热蒸汽箱中，在温度为180℃，湿度为100%的条件下进行浸润处理，一是高温高湿的蒸汽环境，可以使水分进入木材内部，使木材内水分温度升高，水分子内能增加，活性增强，木材结构成分间连接力降低，从而减小木材的变形阻力，降低了干缩应力，减少开裂的几率；二是在浸润结束后快速干燥，可以在木材内部留下细小的气孔，为后续的酚醛树脂改性处理做铺垫，可以使酚醛树脂充分浸渍到木材内部，该处理过程分多次进行：
第一次先在过热蒸汽箱中浸润处理5h，取出后放入微波干燥设备中，在70℃条件下快速干燥10min；干燥后再次放入过热蒸汽箱中浸润处理10h，取出后放入微波干燥设备中，在90℃条件下快速干燥15min；干燥后取出再次放入过热蒸汽箱中浸润处理10h，取出后放入真空干燥箱内，在50℃、-0.08MPa条件下将坯料烘干至含水率达到25%；
c、将步骤b中的坯料放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，进行改性处理，可以改变实木地板板材的尺寸稳定性，提高板材的抗缩率，树脂浸渍到板材的细胞腔体中后，一方面树脂固化后制约了木材的收缩，另一方面固化的树脂填充到细胞腔，其本身缩聚为不溶于水的高分子，起到疏水的作用，减小木材的吸水性，从而可以改善木材的收缩，由于其在木材细胞壁中仅起到填充的作用，并不会对木材的力学性能产生影响；其中，酚醛树脂的固化含量为55%，PH值为8.3，粘度为8.5mPa·s，并将温度以5℃/min的速率升高至90℃，并控制压力为-0.8MPa，保温保压浸渍4h后，将坯料烘干至含水率为20%；
d、将步骤c中干燥后的坯料送入高温气氛炉中，进行碳化处理，达到改良木材的品质，降低木材的吸湿性和吸水性，提高尺寸稳定性、生物耐腐性和耐候性的目的；首先对坯料进行初次碳化处理：先将温度以20℃/h的速率升温至100℃，然后通入煤气与氧气体积含量比为1:2的气体，并以10℃的速率升温至250℃，保温2h，待碳化处理结束后，在坯料上均匀喷洒雾化气，使坯料缓慢降温至100℃后，再将坯料放入温度设置为120℃、湿度为100%的饱和蒸汽箱中进行调湿回潮处理，冷却至室温后取出备用；
e、取步骤d中的坯料，进行二次碳化处理：往炉内通入煤气与氧气体积含量比为1:2的气体，并将温度以10℃/h的速率升温至300℃，保温1.5h后冷却至室温，取出备用；
f、取步骤e中碳化处理后的坯料，再次放入装有酚醛树脂的真空加热容器中，其中，酚醛树脂的固化含量为45%，PH值为9.3，粘度为8.9mPa·s，并将温度以10℃/min的速率升高至120℃，并控制压力为-0.1MPa，保温保压浸渍1h后，将坯料烘干至含水率为8%，即可制得碳化木；
（2）制备砂浆：a、按重量份数，称取水泥30份，高强陶粒25份，玻璃微珠50份，甲基纤维素0.3份，减水剂1份；
b、先将水泥放入混料机中，称取水泥重量10%的水，并在水中加入减水剂和甲基纤维素，搅拌均匀后倒入混料机中和水泥一起搅拌，1min后放入玻璃微珠和高强陶粒，继续搅拌
3min后倒入特制的地板成型模具中，备用；其中，地板成型模具包括外模具、上开槽模具和下开槽模具；
（3）砂浆在外模具中抹平后，将外模具连同砂浆一起放在下开槽模具中，加压后在砂浆层的下表面形成地暖定位槽，所述的地暖定位槽的深度为砂浆碳化木复合地板厚度的1/2，所述的地暖定位槽之间的间距为12cm，再将上开槽模具放在砂浆层的上表面，加压后形成碳化木的分布槽；
（4）将步骤（1）中制备的碳化木设置在分布槽中，碳化木的上表面与砂浆层的上表面平齐，碳化木设置在分布槽中时，可以在砂浆与碳化木之间设置细钢丝进行加固，放置24h后脱模，即可得碳化木与砂浆层粘结固定为一体的粗坯；
（5）将步骤（4）中脱模后的粗坯放入恒温养护箱内养护10d，取出放入烘箱中烘干，备用；
（6）在步骤（5）的干燥坯体上表面进行抛光处理，再喷涂一层含有SiO2纳米增强材料的涂料保护层，即可得砂浆碳化木复合地板。

[0014] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。