CN104511954A

CN104511954A - 木材的无卤高效阻燃技术

Info

Publication number: CN104511954A
Application number: CN201310477042.XA
Authority: CN
Inventors: 刘永峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-15

Abstract

本发明“木材的无卤高效阻燃技术”是向人们提供一种木材或天然纤维素材料的阻燃技术。是用固体纯硅酸钠、碳酸钾作阻燃剂，将木材放入本技术阻燃剂配成的阻燃液浸一小时，取出晾干，然后放在酒精灯上烧1分钟，木条不燃、无烟、无味、楞角处有少许炭的痕迹；木条在酒精灯上烧2分钟，烧1分钟后可见红色火在木条上，离火熄灭不燃，仍然无烟、无味。观察木条，炭层增加。按世界常用UL-94标准该阻燃效果已达到V-O级。该阻燃液浸木材不损伤木材的本质和外观。

Description

木材的无卤高效阻燃技术

技术领域

本发明涉及到高分子材料的阻燃技术领域，而且是阻燃难度较大的无卤高效阻燃技术，具体地说是“木材的无卤高效阻燃技术”。木材是很难阻燃的，涂层阻燃，里层在一定温度下照样燃烧；高效含卤阻燃剂浸润办法，除阻燃层受热分解逸出对人有害气体外，内层仍然燃烧。本技术是利用成炭隔离层的原理实现阻燃的，而且炭隔离层里面的木材随着温度升高木材会继续成碳，因为隔离了空气。

背景技术

现在，人们提出低碳经济，非常注意环境保护，把发展经济与环境保护联系起来称作可继续发展，因此对应用极为广泛的高分子材料阻燃十分重视，高分子材料的燃烧有时不但给人们造成灾难，燃烧时还放出大量CO₂和其它有害气体污染环境。在高分子材料聚合物领域，阻燃技术发展很快，现在有含有卤素(溴系、氯系等)的阻燃体系、红磷阻燃系、磷酸酯类阻燃系、无机阻燃剂阻燃系、还有硼酸盐类阻燃等，随着社会经济的飞速发展，这些阻燃体系都暴露出阻燃效果不佳或不可接受的缺点，如含有卤素阻燃剂在高温时分解出含卤的有害气体，伤人，污染环境；无机阻燃是向塑料中添加无机阻燃剂，添加量少不但不阻燃，还产生“烛心效应”降低阻燃效果，添加量需超过50％以上的无机粉体，才有阻燃效果，这就严重降低了材料的原有性能；红磷阻燃效果较好，甚至可于溴系阻燃剂相比，添加7.5％可比溴阻燃剂添加15％的效果，但红磷在空气中易吸潮，不易保管或使用，还与聚合物相容性差，可产生PH3易燃极毒气体，还使被阻燃物染色；还有氮系阻燃，无卤、低烟、对热和光稳定，阻燃效果好且价廉，但在基材中分散差，阻燃塑料加工困难，需加协效剂。还有一些阻燃剂阻燃效果差，还需加其它阻燃剂配合。而且，上述阻燃剂用于木材还不行，无法添加，涂一层在表面，在高温下阻燃剂分解，里面木材照样燃烧。因此，木材阻燃成为一个难题，现在尚未见到木材阻燃的报道，人们也没见到有阻燃木材。

现在，房间装修是离不开木材的，特别是高级住宅装修更是离不开木材，高级家俱也离不开木材。上海高层住宅楼的大火灾、以及国内的多起城市住宅和超市火灾，都证明了木材阻燃的必要性。

发明内容

本发明向人们提供一种木材或天然纤维素材料的阻燃技术。机理是利用硅酸盐类与含碳有机物在高温下反应形成一个炭保护层阻止聚合物分解燃烧的机理研制成功的。在多羟基(-OH)聚合物(如纤维素构成的木材)与硅酸盐(如硅酸钠Na₂SiO₃硅钠钾K₂SiO₃等)混合、加热、高温(如燃烧)、发生生成多配位有机硅化合物的反应，则聚合物将发生交联，而生成的硅化合物则在聚合物燃烧时，有可能形成硅-氧-炭(Si-O-C)炭保护层，而且随着燃烧温度升高，炭层里面的聚合物由于隔离空气会干馏成炭，如烧炭的原理(木材中的挥发物逸出也不能燃烧，因为没有空气)，实验证实了这一点。将木条放入本技术的阻燃液浸一小时，取出晾干，然后放在酒精灯上烧1分钟，木条不燃、无烟、无味、楞角处有少许炭的痕迹；木条在酒精灯上烧2分钟，烧1分钟后可见红色火在木条上，离火熄灭不燃，仍然无烟、无味。观察木条，炭层增加。按照世界常的美国UL-94标准，样品放于本生灯(即酒精灯)火燃烧两次，每次烧10秒钟，材料按有焰燃烧和无焰燃烧(余辉)的持继时间及带火焰样品的滴下，是否点燃放于其下的12英寸的绵花的性能分类。阻燃效果的最高级别是V-O级，离火的余火焰在0～5秒内熄灭、余辉0～25秒消失、没有滴落。按UL-94标准，本技术处理木材的阻燃效果已达到V-O级，并已超过V-O级规定的标准。本技术阻燃液浸木材不损伤木材的本质和外观。

阻燃液的配制：

资料介绍：“水玻璃溶液…可用作对木材和织物作防火处理”(引自《无机化学教程》戴安邦等编著)。在硅酸钠中SiO₂与Na₂O的摩尔比率(SiO₂分子量是60、Na₂O的分子量是62)大于1时，硅酸盐离子聚合成带多电荷的聚电解质，因此成为胶体，不再是晶体，所以市场售水玻璃粘多是稠液体。的工业制法是将石英砂与碱或硫酸钠及木炭共熔而制得，由于铁盐杂质的存在，常显灰色或绿色，然后用蒸汽处理使之熔解。含SiO₂与Na₂O的比率一般为3左右，硅酸钠的浓度达45～56波美。实验证明，用这样的水玻璃处理木材或织物损伤木材的表面品质和污染表面，表面黏了粘糊糊的一层，不易干，干了又不易除掉，并逐渐有硅酸析出，逐渐成白色絮凝状物质，也难于清除，这时木材表面已变质，没有那样漂亮了。所以，用水玻璃做阻燃剂不行。

本技术是：固体纯硅酸钠80％、碳酸钾20％。将上述材料配好，然后溶于水，浸溶4～5小时，保持在25～30。C条件下进行，达到20～30波美度的溶液为止，即为木材或天然纤维素材料的阻燃溶液。

配方中各组份原材料的要求及作用：

·硅酸钠。固体纯硅酸钠，块状晶体或白色粉末，不含杂质或含微量杂质，指标：氯化物≤0.01％、重金属≤0.001％、硫酸盐≤0.01％。

·碳酸钾。白色粉末。无其它要求。它能与出现的硅胶形成：硅胶一碳酸钾阻燃体系。这种阻燃体系能促进木材和纤维素燃烧时的成碳率、不增加聚合物燃烧时CO的生成、降低燃烧时释热速度。

阻燃操作：

将木材放入溶液中浸一小时，取出晾干，即达到阻燃的目地。

由于是阻燃液体浸木材，对木材体积大小均能办到，木材体积大放入大槽，木材体积小放入小槽；木材浸的时间短，浸1小时，而且液体有一定黏度，并具有碱性基团(NaO-)，它能中和木材上的吸水基团羧基(-COOH)，所以木材被阻燃处理后，既不能吸潮，也不能变形。含有(-SiO₃)基团的木材与金属、瓷器和其它物质接触，有防腐蚀的作用。

专利实施后的效益

本技术实施后会为为社会带来可观的环保和安全效益：

现在，在国内外还没有见到有木材和天然纤维素材料阻燃的报导。现在家庭装修，特别是高级装修，都是离不开木材的，高级家俱也离不开木材。现在，随着经济和社会的发展，消防安全逾来逾被人们重视，高层建筑的消防安全更引人住目，上海高层住宅的大火，至今人们想起仍然胆颤心惊，证明室内装修阻燃很有必要，如发生火灾，人们躲在室内，一切阻燃，就可等待救援时机。

本研究发明，开创了木材和天然纤维素材料阻燃的新编章。

对本发明作进一步说明：按配方(根据浸的木材的大小而定)下面通过实施例做进一步说明：

配方：固体纯硅酸钠 80％

碳酸钾 20％

水水大约占全溶液的80～85％原料大约占15～20％

将波美调到20～30。

将木材放入，浸一个小时取出，晾干。即完成阻燃处理。

Claims

1.木材的无卤高效阻燃技术，其特征是：固体纯硅酸钠80％、碳酸钾20％，上述材料配好，然后溶于水，浸溶4-5小时，保持在25-30℃条件下进行，达到20-30波美度的溶液为止，即为木材或天然纤维素材料的阻燃溶液，将木材放入溶液中浸一小时，取出晾干，即达到阻燃的目地。