CN102941607A - 木材阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种木材阻燃剂及其制备方法，该木材阻燃剂是由下述重量份的原料配制而成：磷的含氧酸10～35%、硼类化合物10～30%、氨基类化合物10～40%、表面活性剂0.5～8%、余量为水。其制备方法是先将磷的含氧酸、氨基类化合物、表面活性剂和水置于分散机中，在70～120℃条件下加热反应1～4小时后，再加入硼类化合物，溶解，冷却，即得。本发明配方合理、工艺简单，制备的含氮、磷、硼的磷-氮-硼复合高效阻燃体系，与表面活性剂复配后，可使阻燃剂在木材上具有良好的载药率，达到优异的阻燃效果。

Description

木材阻燃剂及其制备方法

技术领域

本发明属于木材加工或保存技术领域，主要涉及一种木材阻燃剂及其制备方法。

背景技术

木材在人类悠久的使用历史中，从一种传统的建筑材料到建筑装修材料，一直以其天然材料所特有的魅力深受人们的青睐。木材是一种主要由C、H、O等元素组成的高分子物质，其主要成分为纤维素、半纤维素、木素及少量抽提物，不仅容易燃烧，而且燃烧时防除大量的热，平均热能为15KJ/kg，给人们的生命安全带来了极大的隐患。木质结构房屋着火后，5min温度可达500℃，10min后可达700℃。为此，我国国家标准GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》中规定，墙面、地面及其它装饰材料中所用天然木材、胶合板、木地板及其它木制品均被列为B2级可燃材料，未经阻燃处理限制使用。对木材进行必要的阻燃处理对于预防火灾发生、阻止火灾蔓延、减少人员伤亡有着极其重要的作用。

木材阻燃剂可分为三类：无机阻燃剂、有机阻燃剂和树脂型阻燃剂。无机阻燃剂主要有磷、氮、硼、卤系列，其特点是来源广、价格低、烟气少、阻燃性能好，但吸湿性强、抗流失性差、易起霜变色、油漆困难。有机阻燃剂一般是磷氮硼的多元复合体系，其机理是通过聚合或缩聚反应将磷、氮或卤素结合到高聚物的主链和侧链中，这样可以抗流失，对物理力学性能影响较小，但阻燃性能不稳定，成本高，燃烧时产生大量烟雾和有毒气体。另外，还有以尿素、双氰胺和三聚氰胺等氨基化合物的羟甲基化为特征的有机氮-磷或有机氮-磷-硼复合阻燃剂，但是该类阻燃剂在木质处理和使用过程中会释放出有毒的甲醛而污染环境。此外，这类阻燃剂往往需要将处理材料加热到较高温度，以促使阻燃剂在木质中的固定，因而易造成木质的酸降解，损害木质的物理力学性能。树脂型阻燃剂的原理是在甲醛、尿素、双氰胺、三聚氰胺树脂制造过程中加入磷氮系化合物，通过树脂的固化形成抗流失的阻燃剂。树脂型胶粘剂可以抗流失、又不影响外观颜色，对木材的强度影响小，耐腐蚀，缺点就是阻燃效果不太理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有毒害气体释放较少、低迁移、低吸湿、阻燃性能好、价格适中的木材阻燃剂及其制备方法。

本发明提供的技术方案是一种木材阻燃剂，它是由下述重量份的原料配制而成：磷的含氧酸10～30%、硼类化合物10～25%、氨基类化合物10～35%、表面活性剂0.5～8%、余量为水。

作为优选，上述磷的含氧酸选自磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸、聚磷酸和焦磷酸中的一种或多种。

进一步优选，上述磷的含氧酸的质量浓度为75～80%。

作为优选，上述硼类化合物选自硼酸、硼砂、四硼酸钠和水合硼酸锌中的一种或多种。

作为优选，上述氨基类化合物为双氰胺、硫酸铵、二氰二胺或三聚氰胺。

作为优选，上述表面活性剂为一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

本发明还提供了上述木材阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：

1）称取配方量的磷的含氧酸、氨基类化合物、表面活性剂和水混合，在70～120℃条件下加热反应1～4小时；

2）再加入配方量的硼类化合物，混合均匀，冷却，即得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明以氮-磷-硼-表面活性剂复合等高校阻燃体系为基础，充分发挥表面活性剂在降低阻燃剂的表面张力，在木材表面有很强的渗透性，大大提高了载药率。

2、本发明处理后的木材吸湿性低，不影响处理后木材的尺寸稳定性，可在高湿度地区使用。

3、本产品酸碱性温和，有利于避免木材在使用过程中发生酸降解而劣化。

4、本发明在生产和使用过程中，不含农药、砷化物等有害成分，无任何废气和废水排放，对人畜安全，不污染环境。

5、使用本产品时，不需要对处理材料进行高温处理，采用真空加压或常压浸渍即可达到良好的阻燃效果，不影响木材的理化性能，适宜于房屋装修和古建筑、仿古建筑的保护。

具体实施方式

以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。

实施例1

配方：磷酸（质量浓度为75%）10kg、硼酸10kg、双氰胺10kg、一乙醇胺0.5kg、加水至100kg。

制备方法如下：

1）称取配方量的磷酸、双氰胺、一乙醇胺和水混合，在70℃条件下加热反应1小时；

2）再加入配方量的硼酸，混合均匀，冷却，即得。

实施例2

配方：亚磷酸（质量浓度为80%）30kg、硼砂25kg、硫酸铵35kg、二乙醇胺8kg、加水至100kg。

制备方法如下：

1）称取配方量的磷的亚磷酸、硫酸铵、二乙醇胺和水置于分散机中，在120℃条件下加热反应4小时；

2）再加入配方量的硼砂，混合均匀，冷却，即得。

实施例3

配方：次磷酸、偏磷酸的混合酸（质量浓度为78%）20kg、四硼酸钠和20kg、二氰二胺25kg、三乙醇胺4kg、加水至100kg。

制备方法如下：

1）称取配方量的次磷酸、偏磷酸、二氰二胺、三乙醇胺和水置于分散机中，在70～120℃条件下加热反应1～4小时；

2）再加入配方量的四硼酸钠，混合均匀，冷却，即得。

实施例4

配方：聚磷酸和焦磷酸的混合酸（质量浓度为80%）10kg、水合硼酸锌25kg、三聚氰胺10kg、一乙醇胺8kg、余量为水。

制备方法如下：

1）称取配方量的聚磷酸和焦磷酸的混合酸、三聚氰胺、一乙醇胺和水置于分散机中，在70℃条件下加热反应4小时；

2）再加入配方量的水合硼酸锌，混合均匀，冷却，即得。

实施例5

配方：磷酸、亚磷酸、次磷酸和偏磷酸的混合酸（质量浓度为75%）30kg、硼酸和硼砂的混合物10kg、双氰胺35kg、三乙醇胺0.5kg、余量为水。

制备方法如下：

1）称取配方量的磷酸、亚磷酸、次磷酸和偏磷酸的混合酸、双氰胺、三乙醇胺和水置于分散机中，在120℃条件下加热反应1小时；

3）再加入配方量硼酸和硼砂的混合物，混合均匀，冷却，即得。

实验例

选白杨木材为测试木材（规格为100mm×100mm×10mm），将实施例3制得的木材阻燃剂，加水配成10%的水溶液为测试阻燃剂，采用真空加压方法处理测试木材。具体方法为：将白杨木材置于处理罐中，抽真空至0.1MPa，保持30分钟，再注入测试阻燃剂，在0.2MPa下保持60分钟后，排出阻燃剂，最后将处理罐抽真空至0.1MPa，保持20分钟。经处理后的木材，燃烧质量损失率为32.6%，有焰燃烧时间为3.1分钟，达到GA/T42.4-1992《阻燃木材燃烧性能试验方法木垛法》国家公共安全行业标准。

Claims (7)

1.木材阻燃剂，其特征在于：它是由下述重量份的原料配制而成：磷的含氧酸10～30%、硼类化合物10～25%、氨基类化合物10～35%、表面活性剂0.5～8%、余量为水。

2.根据权利要求1所述的木材阻燃剂，其特征在于：所述的磷的含氧酸选自磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸、聚磷酸和焦磷酸中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的木材阻燃剂，其特征在于：所述的磷的含氧酸质量浓度为75～80%。

4.根据权利要求1所述的木材阻燃剂，其特征在于：所述的硼类化合物选自硼酸、硼砂、四硼酸钠和水合硼酸锌中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的木材阻燃剂，其特征在于：所述的氨基类化合物为双氰胺、硫酸铵、二氰二胺或三聚氰胺。

6.根据权利要求1所述的木材阻燃剂，其特征在于：所述的表面活性剂为一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

7.权利要求1～6中任一项所述的木材阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

1）称取配方量的磷的含氧酸、氨基类化合物、表面活性剂和水混合，在70～120℃条件下加热反应1～4小时；

2）再加入配方量的硼类化合物，混合均匀，冷却，即得。