CN103993527A - 一种阻燃剂及含其的阻燃中、高密度纤维板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃剂及含其的阻燃中、高密度纤维板，该阻燃剂是由下述重量份的原料制成：聚磷酸铵40-90份、膨胀剂5-50份、硼化物5-20份，该阻燃剂呈粉状，属高效膨胀性阻燃剂，具有热稳定性好，阻燃效率高，成本低廉的特点。在制造阻燃中、高密度纤维板时，可直接施加至纤维的输送管道，在管道中与悬浮的纤维通过气流作用均匀混合，几乎不改变原有的生产流程，可以克服现有中、高密度纤维板成本高、阻燃剂添加量大、干燥能耗大、产品吸湿性强的问题。

Description

一种阻燃剂及含其的阻燃中、高密度纤维板

技术领域

本发明涉及木材加工技术领域，具体涉及一种阻燃剂，还涉及一种含有该阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板。

背景技术

纤维板是以木材或其他植物纤维为原料，通过添加胶粘剂和防水剂，经干燥、铺装、热压、砂光等工序制成的板材或型材。纤维板以其良好的物理力学性能和加工性能，广泛用于建筑装饰装修、家具生产、地板生产、船舶和车辆内装修。纤维板与其他木质材料的成分相似，具有较高的燃烧热值、较低的起火燃烧温度以及很快的火焰传播速度，因而防火灾能力很低。中、高密度纤维板是以木质纤维为原料，通过施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的一种中高档木质板材，被广泛地应用到家具、室内装修、建筑和公共设施等领域。中、高密度纤维板作为一种木质材料，属可燃物，易引起火灾。

为了降低纤维板的火灾危险性，目前通过物理方法或化学方法对其进行阻燃处理。

在物理方法中，在纤维板表面覆盖不燃材料或防火涂料，以对其进行防火保护。这类方法存在以下缺点：使纤维板丧失其良好的加工性能和使用性能；饰面材料的胶结和涂饰性能差，使用寿命短。如中国专利CN101108503，公开了一种阻燃中密度纤维板及其生产方法，其中在纤维中添加重量20-80％的膨胀蛭石粉。

在化学方法中，目前阻燃中、高密度纤维板阻燃大多采用的阻燃剂是含N、P、B元素的无机物多组分混合溶液，如水溶性聚磷酸铵、磷酸与尿素共聚得到的产物、三聚氰胺聚磷酸盐等含P-N的无机物，与硼酸、硼砂、硼酸锌等硼化物混合得到的水溶液。如中国专利CN101892020B，公开了一种阻燃剂，按原料组分及相应的百分含量包括如下:三聚氰胺衍生物12-20％、含硼化合物18-30％、水50-70％。但该类阻燃剂以水溶液方式施加，需专门增加一套用于阻燃剂计量和施加的设备，提高了设备成本和工艺的复杂性；同时带入的大量水分会大大增加干燥设备负荷，延长纤维的干燥时间，降低纤维的输送速率，从而最终导致产能下降；另外，该类阻燃剂具有较大的吸湿性和一定的酸性，对阻燃中高密度的物理力学性能影响严重。

目前也有采用粉状阻燃剂施加方式制造阻燃中、高密度纤维板的方法，但该方法的阻燃剂施加量较大，生产阻燃板阻燃剂添加量：B级一般需要100-120kg/m³，C级一般需要50-60kg/m³。阻燃剂施加量大，一方面导致阻燃成本高，另一方面会对产品物理力学性能影响严重，势必要提高施胶量来弥补，从而该方法施胶量高达到220-240kg/m³。因此，该方法仍存在阻燃剂和施胶量较大，阻燃成本较高的问题。

综上所述，开发一种具有高性价比的阻燃剂十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效膨胀型阻燃剂，可以克服现有阻燃剂添加量大的不足。

一种阻燃剂，由下述重量份的原料制成：聚磷酸铵40-90份、膨胀剂5-50份、硼化物5-20份。

优选的，由下述重量份的原料制成：聚磷酸铵60-70份、膨胀剂20-35份、硼化物10-15份。

更优选的，由下述重量份的原料制成：聚磷酸铵65份、膨胀剂30份、硼化物12份。

本发明所述的聚磷酸铵为Ⅰ型聚磷酸铵(聚合度n>30)或Ⅱ型聚磷酸铵(聚合度n>1000)，当二者混合时，可以是任意比例。

所述的膨胀剂为膨胀型石墨、三聚氰胺。

所述的硼化物为硼酸锌、硼砂和硼酸的一种或几种的混合物，混合时，可以是任意比例。

本发明阻燃剂的各组分的粒径可以根据需要在生产中进行调整，使得各组分的粒径可以均匀的分散于纤维之间，从而使阻燃剂在板材中分布均匀，优选阻燃剂粒径为200-300目。

本发明还提供了一种含有上述阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板。

本发明含有上述阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板，按照现有技术常规工艺或稍加调整进行生产，优选以粉状的形式直接添加到干燥管道下游，在管道中与悬浮的纤维通过气流作用均匀混合。

本发明含有上述阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板，可以克服现有中、高密度纤维板成本高、阻燃剂添加量大、干燥能耗大、产品吸湿性强的问题。

本发明的阻燃剂属于高效膨胀型阻燃剂，将聚磷酸铵、硼化物、膨胀剂复配，充分发挥各组分的协同作用，从而制备出的一种新型的高效膨胀型阻燃剂。其阻燃机理主要包括成炭机理、气体稀释作用机理、覆盖机理和膨胀物隔热隔氧作用机理。其中的聚磷酸铵，分子通式为(NH₄)_n+2P_nO_3n+1，是一种热稳定性好，阻燃效率高的无机化合物。聚磷酸铵在高温燃烧过程中释放出的聚偏磷酸等酸性物质，可作为酯化酸源和脱水剂，在与聚合物发生酯化反应并使酯化产物脱水成炭，炭层能起到隔热和隔绝空气的作用；同时能产生水蒸气、二氧化氮等不燃气体，能稀释空气中的氧浓度。硼化物在高温下分解成三氧化二硼和水蒸气，其中三氧化二硼在高温下呈熔融的粘稠状态，能覆盖在纤维表面，起到隔绝空气的作用；其中硼酸锌又是一种有效的抑烟剂，能有效降低烟气的释放量。膨胀型石墨在达到膨胀温度后，能迅速膨胀50-300倍，从而使燃烧熔融体系迅速膨胀，形成一个有效的隔热和隔氧层。单独使用聚磷酸铵制备阻燃中、高密度纤维板，通过观察产品燃烧过后的剩余物的物理特征，燃烧剩余物坚硬结实，但体积较燃烧前无明显膨胀，因为在板材燃烧过程中，聚磷酸铵能有效地将炭源物质脱水成炭，酸源在起主要作用，但膨胀效果不明显。加入膨胀型石墨后，燃烧剩余物体积膨胀显著，阻燃性能显著提高。进一步地，通过聚磷酸铵、硼化物和膨胀型石墨三者的协效作用，产品经燃烧试验后，不燃炭层厚度显著增大，燃烧剩余物质量显著增多，阻燃效果显著提高。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明在阻燃剂中加入膨胀型石墨或三聚氰胺后，产品燃烧剩余物体积膨胀明显，其阻燃性能得到显著提高，同时成本大大降低。

2、本发明的阻燃剂的主要成分为聚磷酸铵和膨胀型石墨，二者均近中性，且都难溶或不溶于水，因此对板材的力学性能影响较小，同时也不存在吸湿问题。如采用Ⅱ型聚磷酸铵和Ⅰ型聚磷酸铵混合施加，成本会得到大大降低。

3、本发明的阻燃剂使用了价格低廉、原料广泛易得的膨胀型石墨、三聚氰胺和硼酸等组分，使得阻燃剂的成本大大降低；同时，由于各组分之间的协同作用显著，大大降低了阻燃剂的施加量。如以Ⅱ型聚磷酸铵与其余组分复配成的阻燃剂，生产难燃B级阻燃中密度纤维板，阻燃剂的施加量仅需65-70kg/m³。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅰ型聚磷酸铵400g、膨胀型石墨400g、硼酸锌50g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例2

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅱ型聚磷酸铵800g、膨胀型石墨100g、三聚氰胺50g、硼砂200g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例3

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅰ型聚磷酸铵400g、Ⅱ型聚磷酸铵200g、膨胀型石墨350g、硼酸100g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例4

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅰ型聚磷酸铵500g、Ⅱ型聚磷酸铵200g、膨胀型石墨200g、硼酸锌50、硼砂100g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例5

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅰ型聚磷酸铵500g、Ⅱ型聚磷酸铵100g、膨胀型石墨300g、硼酸锌20、硼酸100g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例6

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅰ型聚磷酸铵400g、膨胀型石墨500g、硼酸锌50g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例7

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅱ型聚磷酸铵900g、三聚氰胺50g、硼砂200g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例8

一种阻燃剂，由下述原料制成：

Ⅰ型聚磷酸铵500g、Ⅱ型聚磷酸铵150g、膨胀型石墨300g、硼酸锌20、硼砂100g。

将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。

实施例：

10mm厚中、高密度纤维板国家相关标准的性能要求，见表1。

表1相关标准要求

根据氧指数与GB8624-2006防火等级的对应关系，见表2。

表2阻燃性能分级对应关系

通过对实施例5得到的阻燃剂，采用不同的生产参数生产阻燃中、高密度纤维板，产品各项技术指标如表3和表4：

表3阻燃中密度纤维板产品性能

表4阻燃高密度纤维板产品性能

结果表明：应用实施例5得到阻燃中、高密度纤维板，物理力学性能均优于国家标准。当阻燃剂施加量为8％时，板材的阻燃性能接近达到《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》的B级标准；当阻燃剂施加量为10％时，完全能达到《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》B级标准要求，并超过B级标准要求；当阻燃剂施加量为12％时，阻燃性能远远超过《GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级》B级标准要求。说明实施例5能取得较优的物理力学性能和优越的阻燃性能。

Claims (8)

1.一种阻燃剂，其特征在于：该阻燃剂是由下述重量份的原料制成：

聚磷酸铵40-90份、膨胀剂5-50份、硼化物5-20份。

2.根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于：该阻燃剂是由下述重量份的原料制成：

聚磷酸铵60-70份、膨胀剂20-35份、硼化物10-15份。

3.根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于：该阻燃剂是由下述重量份的原料制成：

聚磷酸铵65份、膨胀剂30份、硼化物12份。

4.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于：所述的聚磷酸铵为Ⅰ型聚磷酸铵和/或Ⅱ型聚磷酸铵，当二者混合时，可以是任意比例。

5.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于：所述的膨胀剂为膨胀型石墨、三聚氰胺。

6.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于：所述的硼化物为硼酸锌、硼砂和硼酸的一种或几种的混合物，混合时，可以是任意比例。

7.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂的阻燃剂粒径为200-300目。

8.一种阻燃中、高密度纤维板，其特征在于：含有权利要求1-3任一所述的阻燃剂。