CN103978530A - 木材防腐阻燃用环保阻燃液、其制备方法及环保阻燃防腐木材 - Google Patents

Abstract

一种木材防腐阻燃用环保阻燃液、其制备方法及环保阻燃防腐木材，由蒸馏水、氧化铜、柠檬酸三铵、液氨、四羟甲基硫酸、磷的含氧酸溶液、壳聚糖和表面活性剂制成的，各组分按质量百分比含量为：蒸馏水50～65%；氧化铜5～10%；柠檬酸三铵2～5%；四羟甲基硫酸2～25%；液氨5～15%；磷的含氧酸10～25%；壳聚糖2～5%；表面活性剂0.5～2％,该一种木材防火阻燃用环保阻燃液针对木材阻燃性能渗透性更强，不易挥发、迁移和析出，且增加了木材的防腐性能。

Description

木材防腐阻燃用环保阻燃液、其制备方法及环保阻燃防腐木材

技术领域

本发明涉及属于木材阻燃技术领域，具体是指一种对木材进行防腐处理的方法及由该方法制备的环保阻燃防腐木材。

背景技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，社会对木材的需求量日益增加。木材是天然可再生的生物材料，其开发和利用符合环保的要求，但是它的主要缺点之一是容易受到微生物等的侵害，从而影响其使用。木质材料防腐是指用防腐、防虫、防霉、防变色化学药剂进行常压或加压浸注处理原木、板材或木制品。国内外的研究表明，防腐材料的使用寿命为未防腐木材的5～6倍，木材防腐不仅可以节约森林资源，而且是林产工业的重要组成部分。 

目前，随着火灾事故的频频发生，给人们的生命财产和生活环境造成了极大伤害，因而人们的环保防火意识不断增强，家具阻燃和房屋防火需求越来越大。当前在木材防火技术方面一般采用的阻燃剂有磷酸盐阻燃剂、硼酸盐阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂或以氨基树脂固定的阻燃剂。阻燃处理工艺上一般为表面涂覆处理和浸渍处理两种方式以及常压法和真空加压法两种方法。常压法是在常压下将木材浸泡在黏度较低的阻燃液中。加压法是将木材置于高压罐内，先抽成真空，然后加压将阻燃药液压入木材内部。当前木材阻燃剂产品品种繁多，在其阻燃配方成分和阻燃剂与木材的阻燃处理工艺上也在不断更新和改进。

当今世界通用的木材防腐剂主要是铜、铬、砷(CCA)，铜胺(氨)季铵盐(ACQ)和铜唑(CA)等，由于CCA中的砷铬都是有毒物质，易对人体造成损害，尤其是室内使用时，对人体的危害更大。现有技术中，已开始由ACQ、CA等高效低毒环保防腐剂来替代CCA，现有技术中的木材防护剂都是杀菌防护成分加氨或胺类溶剂配制而成，杀菌成分和溶剂(胺、氨)配制而成，为达到溶解铜化物并达到杀菌防护效果，氨或胺类溶剂是必不可少，这样不仅要消耗大量的溶剂，而且因为胺或氨类溶剂容易挥发而对环境造成污染。另外由于溶剂的挥发往往会把防腐剂部分组分带出而影响防腐剂的固定性能、降低杀菌杀毒效果。 

对木材进行防腐处理，延长木制品的使用年限，是节约木材、保护森林资源的重要途径之一。我国目前经防腐处理后使用的木材很少，且大多使用的是对人类和环境危害大的传统的木材防腐剂。因此研制和开发新型木材防腐剂是十分必要的。

发明内容

针对目前木材阻燃技术存在的问题及工艺的不足以及对木材性能的影响，本发明在传统木材阻燃技术的基础上提供以下新的技术方案：

一种木材防腐阻燃用环保阻燃液，由蒸馏水、氧化铜、柠檬酸三铵、液氨、四羟甲基硫酸、磷的含氧酸溶液、壳聚糖和表面活性剂制成的，其特征在于：各组分按质量百分比含量为：

蒸馏水         50～65%

氧化铜         5～10%

柠檬酸三铵     2～5%

四羟甲基硫酸   2～25%

液氨           5～15%

磷的含氧酸     10～25%

壳聚糖         2～5%        

表面活性剂     0.5～2％

其中，氧化铜与四羟甲基硫酸的质量比为1∶0.2～0.5，壳聚糖与氧化铜的质量比为0.5～1.5∶1，壳聚糖和磷的含氧酸的质量比为1∶0.5～1，表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或者两种以上混合物，具体是：HLB值在13～18之间的下列一种或两种以上的表面活性剂混合物：一乙醇铵、二乙醇胺、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠LAS或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO。

磷的含氧酸是指磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸、聚磷酸、焦磷酸中的一种

所述壳聚糖的粒径为30～100目，分子量3～80万，脱乙酰度为85％～100％。

木材防腐阻燃用环保阻燃液的制备方法按下述步骤进行的：

1）、将氧化铜与柠檬酸三铵按1∶0.1～0.5的质量比混合，加入蒸馏水，蒸馏水的质量与氧化铜和柠檬酸三铵的总质量比为19～99∶1，在20～50℃下搅拌20～50min，得到氧化铜分散液；

2）、将壳聚糖加入质量浓度为0.5％～1％的磷的含氧酸溶液中，壳聚糖与醋酸的质量比为1∶0.5～1，然后加入纳米氧化铜分散液，其中壳聚糖与纳米氧化铜的质量比为0.5～1.5，；

3）向步骤2）得到的溶液中加入表面活性剂和液氨并搅拌；在常温下冷却得到木材防腐剂。

该阻燃液搅拌后所指的常温冷却温度为20℃～25℃，常温冷却时间为1h～1.5h。

本发明的有益效果是：该一种木材防火阻燃用环保阻燃液针对木材阻燃性能渗透性更强，不易挥发、迁移和析出，且增加了木材的防腐性能。

具体实施方式

实施例1

一种木材防腐阻燃用环保阻燃液，由蒸馏水、氧化铜、柠檬酸三铵、液氨、四羟甲基硫酸、磷的含氧酸溶液、壳聚糖和表面活性剂制成的，其特征在于：各组分按质量百分比含量为：

氧化铜         5%

柠檬酸三铵     2%

四羟甲基硫酸   2%

液氨           5%

磷的含氧酸     10%

壳聚糖         2%        

表面活性剂     0.5％，其余为蒸馏水，

其中，氧化铜与四羟甲基硫酸的质量比为1∶0.2～0.5，壳聚糖与氧化铜的质量比为0.5～1.5∶1，壳聚糖和磷的含氧酸的质量比为1∶0.5～1，表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或者两种以上混合物，具体是：HLB值在13～18之间的下列一种或两种以上的表面活性剂混合物：一乙醇铵、二乙醇胺、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠LAS或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO。

磷的含氧酸是指磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸、聚磷酸、焦磷酸中的一种

所述壳聚糖的粒径为30～100目，分子量3～80万，脱乙酰度为85％～100％。

所述的氧化铜是按下述步骤制成的：将硫酸铜溶液中逐滴滴加碳酸钠溶液，碳酸钠溶液中的碳酸钠与硫酸铜溶液中的铜离子摩尔比为1.0～1.8∶1；在20～60℃条件下搅拌20～60min，再静置3h，过滤，过滤后的沉淀物用蒸馏水洗涤4～6次后再用无水乙醇洗涤3～5次，然后在70～90℃条件下干燥3～4h；在350℃～400℃的条件下焙烧1～2h；得到氧化铜，所制得的纳米氧化铜的粒径为7～30nm。 

本实施方式的木材防腐剂为黑褐色粘稠状液体，木材防腐剂对木材腐朽菌褐腐菌——密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum)、白腐菌——彩绒革盖菌(Coriolus versicolor)有明显的抑菌效果。本实施方式所述防腐剂中铜的固着率很好，具有渗透性好，抗流失性强的优点。采用蒸馏水作溶剂，对环境污染小。 

木材防腐阻燃用环保阻燃液的制备方法按下述步骤进行的：

1）、将氧化铜与柠檬酸三铵按1∶0.1～0.5的质量比混合，加入蒸馏水，蒸馏水的质量与氧化铜和柠檬酸三铵的总质量比为19～99∶1，在20～50℃下搅拌20～50min，得到氧化铜分散液；

2）、将壳聚糖加入质量浓度为0.5％～1％的磷的含氧酸溶液中，壳聚糖与醋酸的质量比为1∶0.5～1，然后加入纳米氧化铜分散液，其中壳聚糖与纳米氧化铜的质量比为0.5～1.5，；

3）向步骤2）得到的溶液中加入表面活性剂和液氨并搅拌；在常温下冷却得到木材防腐剂。

该阻燃液搅拌后所指的常温冷却温度为20℃～25℃，常温冷却时间为1h～1.5h。

本实施方式的木材防腐剂为黑褐色粘稠状液体，木材防腐剂对木材腐朽菌褐腐菌——密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum)、白腐菌——彩绒革盖菌(Coriolus versicolor)有明显的抑菌效果。本实施方式所述防腐剂中铜的固着率很好，具有渗透性好，抗流失性强的优点。采用蒸馏水作溶剂，对环境污染小。 

以上实施例制成的一种木材防火阻燃用环保阻燃液经国家防火建筑材料质量监督检验中心监测，木材吸附干量达一级，氧指数高于标准近50%，阴燃、余燃时间，标准要求 ≤ 5s,而本发明产品为0。以下是本发明经国家防火建筑材料质量监督检验中心监测的结果表。 

以上检验数据技术指标依据GA159-1997对木材水基型阻液处理剂的规定取得。检验本发明效果过程是：木材试件为浸渍本发明阻燃剂1A型，气干密度符合（340～450）g/m³，厚度15mm的杉木板，在常温下浸渍24h，每千克试件吸附干量59g/kg。试件浸渍前、后均在温度（23±2）℃，湿度（50±5）%的状态下调节至质量恒定。通过喷枪明火实验：经阻燃液喷涂处理的实验木条不燃。通过灼热丝实验：1000℃的灼热丝靠在实验样条上，持续30秒不燃。 

本发明一种木材防火阻燃用环保阻燃液及其制备方法，在其阻燃配方成分成本上更加经济，所配制的阻燃剂相对于木材的渗透性及吸附性更强，因其阻燃成分不易迁移和析出，其防腐性能也高于同类产品，阻燃效果等级达到B1级。其制备工艺更加科学、合理、简便。 

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种木材防腐阻燃用环保阻燃液，由蒸馏水、氧化铜、柠檬酸三铵、液氨、四羟甲基硫酸、磷的含氧酸溶液、壳聚糖和表面活性剂制成的，其特征在于：各组分按质量百分比含量为：

蒸馏水         50～65%

氧化铜         5～10%

柠檬酸三铵     2～5%

四羟甲基硫酸   2～25%

液氨           5～15%

磷的含氧酸     10～25%

壳聚糖         2～5%        

表面活性剂     0.5～2％

其中，氧化铜与四羟甲基硫酸的质量比为1∶0.2～0.5，壳聚糖与氧化铜的质量比为0.5～1.5∶1，壳聚糖和磷的含氧酸的质量比为1∶0.5～1，表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或者两种以上混合物，具体是：HLB值在13～18之间的下列一种或两种以上的表面活性剂混合物：一乙醇铵、二乙醇胺、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠LAS或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO。

2.根据权利要求1所述的木材防腐阻燃用环保阻燃液，其特征在于：磷的含氧酸是指磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸、聚磷酸、焦磷酸中的一种。

3.根据权利要求1所述的木材防腐阻燃用环保阻燃液，其特征在于：所述壳聚糖的粒径为30～100目，分子量3～80万，脱乙酰度为85％～100％。

4.如权利要求1所述的木材防腐阻燃用环保阻燃液的制备方法，其特征在于木材防腐剂的制备方法是按下述步骤进行的：

1）、将氧化铜与柠檬酸三铵按1∶0.1～0.5的质量比混合，加入蒸馏水，蒸馏水的质量与氧化铜和柠檬酸三铵的总质量比为19～99∶1，在20～50℃下搅拌20～50min，得到氧化铜分散液；

2）、将壳聚糖加入质量浓度为0.5％～1％的磷的含氧酸溶液中，壳聚糖与醋酸的质量比为1∶0.5～1，然后加入纳米氧化铜分散液，其中壳聚糖与纳米氧化铜的质量比为0.5～1.5，；

3）向步骤2）得到的溶液中加入表面活性剂和液氨并搅拌；在常温下冷却得到木材防腐剂。

5.根据权利要求4所述的木材防腐阻燃用环保阻燃液制备方法，其特征在于：该阻燃液搅拌后所指的常温冷却温度为20℃～25℃，常温冷却时间为1h～1.5h。

6.根据权利要求4所述的木材防腐阻燃用环保阻燃液制备方法处理后环保阻燃防腐木材。