CN101182692B - 具有消除甲醛和阻燃功能的制剂及含有该制剂的纸张及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于纸张的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂、具有消除甲醛和阻燃功能的纸张及其制备方法。用于纸张的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，包括以下重量份配比的原料：磷酸(浓度为85％)：0.5-1.3；尿素：0.3-0.6；催化剂：0.002-0.004。本发明的制剂是一种水基型氮磷无机阻燃剂，具有良好的甲醛消除功能和阻燃性能，抑烟性能好，且产生的烟气无毒，本发明具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的制备方法简单，成品成本低；用本制剂制备的纸张具有甲醛消除功能及阻燃功能，而且不影响纸张的其他性能。

Description

具有消除甲醛和阻燃功能的制剂及含有该制剂的纸张及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能性制剂、功能性纸张及其制备方法，特别是涉及一种具有消除甲醛和阻燃功能的制剂、含该制剂的功能性纸张及其制备方法。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，装饰装修、购置新家具已成为人们生活中平常的事情。装饰装修和家具制造中往往大量使用各类人造板，如胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板等，而这些人造板大都是使用甲醛系胶粘剂、主要是脲醛树脂胶粘剂制造的，存在着甲醛释放问题，常常成为室内空气中甲醛污染的主要来源。而且，这些人造板的甲醛释放量虽然在一段时间内会逐渐下降，但下降到一定程度后还会长期保持一个相对稳定的释放量。另外，有些内墙涂料和其他涂料中含有甲醛，会在涂饰时放出，也会残留在涂层中缓慢放出。人造板以外的其他一些装饰材料，如墙布、地毯等在制造时也使用了脲醛树脂胶粘剂，也有可观的甲醛释放量；甲醛在纺织行业主要用作纤维制品的染色助剂以及用于制造树脂整理剂以提高制品的防皱、防缩效果，因此，服装、被褥等纺织品也会释放甲醛；香烟在燃烧时，也会产生甲醛。

总之，室内空气中的甲醛污染的来源很多，尤其是目前我国城市、农村新装修的家居中甲醛污染非常严重，普遍高出国家标准数倍。

甲醛为较高毒性的物质，对眼、粘膜和呼吸道有刺激作用，会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等，导致睡眠不安；甲醛被认为是潜在的致癌物质，可能是鼻癌、咽喉癌、皮肤癌的诱因。因此，消除甲醛污染，净化室内空气越来越引起人们的重视。

目前，人们消除室内空气中甲醛污染的主要方法是使用甲醛消除剂。但是，目前市场上销售的产品以及专利技术产品存在着价格高、效果差的问题，在一定时间内的甲醛消除量有限，而且效果的持久性差，通常有效期只有几天时间，另外还有二次污染的缺陷。例如，公开号为CN1404891A的专利申请文献中公开的甲醛消除剂由于使用了酰肼类化合物，因此价格昂贵；公开号为CN1526470A的发明专利申请文献中公开一种甲醛消除剂，其效果不是很理想，甲醛消除率只有78％。

同时，火灾是当今世界各国人民所面临的一个共同的灾难性问题。随着社会生产力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋势是客观规律。据联合国“世界火灾统计中心”提供的资料介绍，发生火灾的损失，美国不到7年翻一番，日本平均16年翻一番，中国平均12年翻一番。全世界每天发生火灾1万多起，造成数百人死亡。为了减少火灾次数与损失，我国颁布了《建筑设计防火规范》GB 50016-2006，自2006年12月1日起开始实施。但是，室内装饰装修广泛使用的各种装饰材料，很多是易燃材料，存在较大的火灾隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供了一种具有消除甲醛和阻燃功能的制剂、含有该制剂的功能性纸张及其制备方法，用本制剂制备的纸张具有甲醛消除功能及阻燃功能，同时不影响纸张的其他性能。

根据本发明一方面提供一种用于纸张的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，包括以下重量份配比的原料：

磷酸(浓度为85％)     0.5-1.3

尿素(含量99％)       0.3-0.6

催化剂               0.002-0.004

其中催化剂含有以下重量份配比的原料：氯化锡0.8-1.2；硫酸铜1.5-2.5；氯化钠0.8-1.2；氯化铁0.8-1.2；硫酸铝0.8-1.2；硼酸0.8-1.2；氯化锌1.5-2.5。

特别是，具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的原料的重量份配比选择：

磷酸(浓度为85％)     0.7-1.1

尿素(含量99％)       0.35-0.45

催化剂               0.0025-0.0035

特别是，本发明具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的原料中还包括重量份为0.7-1.8的软化水，其中软化水的重量份优选为0.9-1.6。

根据本发明另一方面提供上述具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的制备方法，包括使磷酸和尿素在催化剂的作用下进行聚合反应。

其中，所述反应包括以下顺序进行的步骤：

1)在反应釜中加入磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至50-60℃；

2)加入尿素，对磷酸和尿素的混合物进行搅拌，使物料分布、受热均匀；

3)温度上升至90-120℃时，向反应釜中加入催化剂，继续加热；

4)使温度上升至130-140℃后，停止加热；

5)使反应物降温至60-80℃，向反应釜中加入软化水，搅拌均匀。

其中，软化水的温度为40-60℃。

特别是，在上述步骤4)中反应物体积增加至原来的2-2.5倍时停止所述加热。

特别是，在上述步骤3)中的温度选择110-120℃，所述搅拌速度控制在50-70转/分钟。

根据本发明另一方面提供一种具有消除甲醛和阻燃功能的纸张，含有上述具有消除甲醛和阻燃功能的制剂。

根据本发明另一方面提供一种具有消除甲醛和阻燃功能的纸张，含有采用上述方法制备的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂。

根据本发明另一方面提供一种具有消除甲醛和阻燃功能的纸张的制备方法，包括在纸张上喷涂或刷涂具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，该制剂包括以下重量份配比的原料：磷酸(浓度为85％)0.5-1.3；尿素0.3-0.6、催化剂0.002-0.004。

其中，制剂的原料的重量份配比选择：磷酸(浓度为85％)0.7-1.1；尿素0.35-0.45、催化剂0.0025-0.0035。

还包括重量份为0.7-1.8的软化水，其中软化水的重量份优选为0.9-1.6。

其中催化剂含有以下重量份配比的原料：氯化锡0.8-1.2；硫酸铜1.5-2.5；氯化钠0.8-1.2；氯化铁0.8-1.2；硫酸铝0.8-1.2；硼酸0.8-1.2；氯化锌1.5-2.5。

特别是，其中所述具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的用量为10-40g/m²。

本发明的优点体现在以下方面在于：

1)本发明制备的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂是一种水基型氮磷无机阻燃剂，具有良好的甲醛消除功能具有优良的阻燃性能，抑烟性能好，且产生的烟气无毒。

2)本发明具有消除甲醛和阻燃功能的制剂无色透明，用其处理的物品，不会改变或遮盖物品原来的装饰色彩、纹理，不会降低物品等级。

3)本发明具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的制备方法简单，成品成本低。本发明甲醛消除·阻燃剂的制造成本约为2600元/吨，为国内现有甲醛消除剂价格的1/20-1/10、国外阻燃剂的1/50-1/20，为国内现有阻燃剂价格的1/2-1/3、国外阻燃剂的1/10-1/20。

4).本发明所制备的纸张具有甲醛消除和阻燃的功能，并且由于本发明具有消除甲醛和阻燃功能的制剂呈半透明状，在纸张上干结后，不影响纸张的装饰性与使用功能。

5)甲醛消除剂中含有粘接成份，喷涂或刷涂在纸张上，能够牢固粘附，不易脱落。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细描述。

实施例1

(一)制备本发明用于纸张的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂

1)按以下重量配比进行备料：

软化水(硬度低于8度)  0.9kg

磷酸(浓度为85％)     0.7kg

尿素(含量99％)       0.45kg

催化剂：             0.003kg

其中，催化剂由以下重量份配比的原料配制而成，包括氯化锡1份、硫酸铜2份、氯化钠1份、氯化铁1.份、硫酸铝1份、硼酸1份、氯化锌2份，将各原料研磨并混合均匀。

2)在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入磷酸，搅拌同时加热，搅拌速度控制为70转/分钟，使温度上升至60℃；

3)向反应釜内加入全部尿素，打开冷凝装置，以冷凝回流蒸发的反应物，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；

4)使温度上升至120℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，继续搅拌加热，搅拌速度控制为70转/分钟；

5)当温度达到130℃后，当反应物体积增加至原来体积的2倍时，停止加热；

6)使反应物降温至80℃，向反应釜中加入温度为60℃的软化水，搅拌均匀。

7)将所得产物倒入容器储存备用。

产品的技术指标：

外观：       透明液体

固含量(％)   48-52

pH值         6.0-7.0

粘度(涂-4杯)(25℃，S)   11-13

比重(g/cm³)             1.2-1.4

有效期(年)              1

(二)制备具有消除甲醛和阻燃功能纸

1)准备普通的市售欣乐牌复印纸(定量70g/m²)；

2)按10g/m²的用量，向纸张单面喷涂或刷涂本发明具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，然后自然干燥，即得本发明的具有消除甲醛和阻燃功能纸。

实施例2

(一)制备具有消除甲醛和阻燃功能的制剂

1)按以下重量配比进行备料：

软化水(硬度低于8度)       1.8kg

磷酸(浓度为85％)          1.1kg

尿素(含量99％)            0.40kg

催化剂：                  0.0025kg

其中，催化剂由以下重量份配比的原料配制而成：氯化锡0.8重量份、硫酸铜2.5重量份、氯化钠1.2重量份、氯化铁0.8重量份、硫酸铝0.8重量份、硼酸0.8重量份、氯化锌1.5重量份，将其研磨均匀后混合。

2)在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入磷酸，搅拌同时加热，搅拌速度控制为70转/分钟，使温度上升至50℃；

3)向反应釜内加入全部尿素，打开冷凝装置，以冷凝回流蒸发的反应物，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；

4)使温度上升至90℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，继续搅拌加热，搅拌速度控制为70转/分钟；

5)当温度达到140℃后，当反应物体积增加至原来体积的2倍时，停止加热；

6)使反应物降温至60℃，向反应釜中加入温度为60℃的软化水，搅拌均匀。

7)将所得产物倒入容器储存备用。

产品的技术指标：

外观：         透明液体

固含量(％)：   40-50

pH值：         6-7

粘度(涂-4杯)(25℃，S)    11-14

比重(g/cm³)              1.2-1.3

有效期(年)：             1

(二)制备具有消除甲醛和阻燃功能纸

1)准备普通的市售欣乐牌复印纸(定量70g/m²)；

2)按20g/m²的用量，向纸张单面喷涂或刷涂具有消除甲醛和阻燃功能的制

剂，然后自然干燥，即得本发明的具有消除甲醛和阻燃功能纸。

实施例3

(一)制备具有消除甲醛和阻燃功能的制剂

1)按以下重量配比进行备料：

软化水(硬度低于8度)    0.7kg

磷酸(浓度为85％)       1.3kg

尿素(含量99％)         0.35kg

催化剂：               0.0035kg

其中，催化剂由以下重量份配比的原料配制而成：氯化锡1.2重量份、硫酸铜1.5重量份、氯化钠0.8重量份、氯化铁1.2重量份、硫酸铝1.2重量份、硼酸0.8重量份、氯化锌2.5重量份，将其研磨均匀后混合。

2)在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入磷酸，搅拌同时加热，搅拌速度控制为50转/分钟，使温度上升至50℃；

3)向反应釜内加入全部尿素，打开冷凝装置，以冷凝回流蒸发的反应物，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；

4)使温度上升至110℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，继续搅拌加热，搅拌速度控制为70转/分钟；

5)当温度达到135℃后，观察到当反应物体积增加至原来体积的2倍时停止加热；

6)使反应物降温至70℃，向反应釜中加入温度为60℃的软化水，搅拌均匀。

7)将所得产物倒入容器储存备用。

产品的技术指标：

外观：透明液体

固含量(％)：     40-50

pH值：           6-7

粘度(涂-4杯)(25℃，S)   11-14

比重(g/cm³)             1.2-1.3

有效期(年)：            1

(二)制备具有消除甲醛和阻燃功能纸

1)准备普通的市售欣乐牌复印纸(定量70g/m²)；

2)按30g/m²的用量，向纸张单面喷涂或刷涂具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，然后自然干燥，即得本发明的具有消除甲醛和阻燃功能纸。

实施例4

(一)制备具有消除甲醛和阻燃功能的制剂

1)按以下重量配比进行备料：

软化水(硬度低于8度)      1.6kg

磷酸(浓度为85％)         0.5kg

尿素(含量99％)           0.6kg

催化剂：                 0.002kg

其中，催化剂由以下重量份配比的原料配制而成：氯化锡1份、硫酸铜2.5份、氯化钠1.2份、氯化铁0.8份、硫酸铝1份、硼酸1.2份、氯化锌2份，将其研磨均匀

合均匀。

2)在配有搅拌器、游度计和冷凝装罪的反应釜中，加入磷酸，搅拌同时加热，搅拌速度控制为50转/分钟，使温度上升至60℃；

3)向反应釜内加入全部尿素，打开冷凝装置，以冷凝回流蒸发的反应物，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；

4)使温度上升至1020℃时，向反应釜七缓慢坃匀加入催化剂，继续搅拌加热，搅拌速度控制为70转/分钟；

5)当温度达到130℃后，继续加热的同时观察反应现象，反应釜内反应物的体积开始膨胀，排气口排出大量气体主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来的两倍后停止加热，继续搅拌，当温度开始缓慢下降时，表明反应完毕；

6)使反应物降温至80℃，向反应釜中加入温度为60℃的软化水，搅拌均匀。

7)将所得产物倒入容器储存备用。

产品的技术指标：

外观：                  透明液体

固含量(％)：            40-50

pH值：                  6-7

粘度(涂-4杯)(25℃，S)   11-14

比重(g/cm³)             1.2-1.3

有效期(年)：            1

(二)制备具有消除甲醛和阻燃功能的纸张

1)准备普通的市售欣乐牌复印纸(定量70g/m²)；

2)按40g/m²的用量，向纸张单面喷涂或刷涂具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，然后自然干燥，即得本发明的具有消除甲醛和阻燃功能纸。

对照例

以普通的市售欣乐牌复印纸(定量70g/m²)作为对照例。

实验例1

将本发明实施例1-4方法制备的功能性纸张、对照例的普通纸及市售福田细木工板厂生产的细木工板分别裁切成3×10cm，将纸条与细木工板板条(甲醛释放量1.21mg/L)各1枚放入500ml广口瓶中，20℃密封保存24小时，使用F-400甲醛检测仪测量甲醛浓度。

检测结果表1：

表1甲醛释放量检测结果

试件	甲醛释放量mg/L	甲醛消除率％
			实施例1	0.32	73.6
实施例2	0.24	80.2
			实施例3	0.12	90.1
实施例4	0.10	91.7

试件	甲醛释放量mg/L	甲醛消除率％
			对照例	1.15	5.0

试验结果表明，本发明的功能性纸张能够显著消除人造板释放的甲醛，当喷涂本发明的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂的量为10g/m²时，甲醛消除率达到73.6％，随着喷涂量的增加，甲醛消除率逐渐提高。

实验例2

将本发明实施例1-4方法制备的功能性纸张和对照例的普通纸张裁切成3×10cm纸条，将纸条折成0.5×10cm纸条，使用氧指数测定仪测定氧指数。

检测结果如下：

表1氧指数检测结果

试件	氧指数(％)
		实施例1	32
实施例2	36
		实施例3	42
实施例4	50
		对照例	18

实验结果表明，本发明的功能性纸张具有很高的阻燃性能。当喷涂量为10g/m²时，氧指数达到32％以上。随着喷涂量的增加，氧指数逐渐提高。

Claims (8)

1.一种用于纸张的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂，包括以下重量份配比的原料：

磷酸      0.5-1.3

尿素      0.3-0.6

催化剂    0.002-0.004

其中，所述磷酸的浓度为85％；所述尿素的含量为99％；所述催化剂含有以下重量份配比的原料：氯化锡0.8-1.2；硫酸铜1.5-2.5；氯化钠0.8-1.2；氯化铁0.8-1.2；硫酸铝0.8-1.2；硼酸0.8-1.2；氯化锌1.5-2.5。

2.如权利要求1所述的制剂，其特征是所述制剂的原料的重量份配比选择：

磷酸      0.7-1.1

尿素      0.35-0.45

催化剂    0.0025-0.0035。

3.如权利要求1或2所述的制剂，其特征是所述原料中还包括重量份为0.7-1.8的软化水。

4.如权利要求1或2所述的制剂的制备方法，包括使磷酸和尿素在催化剂的作用下进行聚合反应，其特征是，包括以下顺序进行的步骤：

1)在反应釜中加入磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至50-60℃；

2)加入尿素，对磷酸和尿素的混合物进行搅拌，使物料分布、受热均匀；

3)温度上升至90-120℃时，向反应釜中加入催化剂，继续加热；

4)使温度上升至130-140℃后，停止加热；

5)使反应物降温至60-80℃，向反应釜中加入温度为40-60℃的软化水，搅拌均匀。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是：在所述步骤4)中，当所述反应物体积增加至原来的2-2.5倍时停止所述加热。

6.一种具有消除甲醛和阻燃功能的纸张，其特征是含有如权利要求1所述的具有消除甲醛和阻燃功能的制剂。

7.如权利要求6所述的纸张，其特征是：每平方米的纸张表面具有10-40g的所述制剂。

8.一种具有消除甲醛和阻燃功能的纸张的制备方法，包括在纸张上喷涂或刷涂制剂，制剂包括以下重量份配比的原料：

磷酸        0.5-1.3

尿素        0.3-0.6

催化剂      0.002-0.004

其中，所述磷酸的浓度为85％；所述尿素的含量为99％；所述催化剂含有以下重量份配比的原料：氯化锡0.8-1.2；硫酸铜1.5-2.5；氯化钠0.8-1.2；氯化铁0.8-1.2；硫酸铝0.8-1.2；硼酸0.8-1.2；氯化锌1.5-2.5。