CN105196381A - 一种硼酸锌防腐阻燃剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种硼酸锌防腐阻燃剂，由有效成分和水配制而成的溶剂；所述有效成分组成为：硼酸锌10~20wt％、氨0~47wt％、2-氨基乙醇6~60wt％、季铵盐表面活性剂10~20wt％。本发明解决了硼类阻燃防腐剂流失性差的问题，将难溶于水的硼酸锌配制而成可溶性的络合物，可以使木材完全渗透，并最终以硼酸锌的形式与木材纤维结合。处理后的木材无色无味，兼具阻燃、防腐效果，能有效抵抗真菌、霉菌、白蚁、天牛、粉蠹、木蜂对木材的侵害，并具有良好的抑烟效果；还具有良好的抗流失性，常用的硼类阻燃防腐剂流失率≥80%，而硼酸锌的流失率约为3%。
Description
技术领域
本发明涉及的是阻燃剂，尤其涉及的是一种硼酸锌防腐阻燃剂。
背景技术
近年来，由于硼化物良好的防腐防霉效果并具有相当的阻燃效果，对人畜无毒环保，被大量用于食品防腐行业和室内阻燃行业。随着人们环保要求的提高，无色无味无毒的硼化物防腐剂在木材防腐行业的应用也日渐增多。硼类化合物当前用于批量生产防腐阻燃木的主要有：十水硼砂:Na2B4O7·10H2O,(其中含硼的百分率为11.34%)；五水硼砂:Na2B4O7·5H2O,（其中含硼的百分率为14.84%)；硼酸:H3BO3,(其中含硼的百分率17.48%)；四水八硼酸二钠:Na2B8O7·4H2O,(其中含硼的百分率为20.96%)。硼类防腐剂能有效抑制白蚁等昆虫对木材的破坏，预防霉菌、细菌等对木材的侵蚀。且处理后的木材无色无味无毒，并具具有阻燃作用，是一类非常安全、环保的水载型木材阻燃防腐剂。但其最大的不足之处是至今还不能使其在木材中有效地固着，抗流失性差。为提高硼化物抗流失性，目前采取的措施主要有1、在处理后的木材表面涂上一层防水涂料或用油载防腐剂浸渍后用于户外或与地接触的环境，该类方法效果一般，且维护成本高；2、将硼化物和聚合物单体（如胶黏剂）一起浸注到木材中，随着单体聚合成聚合物，把硼化物包在聚合物里，也可以减少硼化物的流失，但是该类方法降低了硼化物的阻燃防腐效果，因此使用范围不是很广。
发明内容
本发明的目的在于克服硼酸盐作为木材防腐剂抗流失性差，提供一种可用于木材加压浸注、强抗流失的硼酸锌防腐阻燃剂。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种硼酸锌防腐阻燃剂，由有效成分和水配制而成的溶剂。所述有效成分组成为：硼酸锌10~20wt％、氨0~47wt％、2-氨基乙醇6－~60wt％、季铵盐表面活性剂10~20wt％，这里硼酸锌、氨、氨基乙醇、季铵盐表面活性剂是指理想状态下纯物质的含量。
优选的，所述硼酸锌与季铵盐活性剂之和占溶剂10wt%-25wt%，所述溶剂即包括水和有效成分的重量。
优选的，所述2-氨基乙醇的重量不少于氨重量的1/8。
优选的，所述硼酸锌可使用无水硼酸锌、3.5水硼酸锌和偏硼酸锌中一种或多种作为原料；当使用包括有无水硼酸锌和偏硼酸锌的混合物作用原料时，无水硼酸锌与偏硼酸锌的重量比为2∶1~1∶2。
优选的，所述季铵盐表面活性剂为双十烷基二甲基氯化铵、十二烷基苄基二甲基氯化铵、双八烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、八烷基十烷基二甲基氯化铵、椰油基三甲基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、十二烷基苄基二甲基溴化铵、双八烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、八烷基十烷基二甲基溴化铵、椰油基三甲基溴化铵中的一种或多种。
通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
硼酸锌是一种重要的硼酸盐，具有阻燃、成碳、抑烟、抑阴燃和防止生成溶滴等多种性能，并且具有低毒、廉价、透明度高和不易沉淀等特性，室温下水中溶解度＜0.28％。将硼酸锌制成水溶性的木材阻燃防腐剂，可以使木材完全渗透，通过干燥、固化，以硼酸锌的形式保存在木材内部。该类防腐木防腐效果明显，阻燃抑烟效果良好，同时具有良好的抗流失性。硼酸锌制成水溶性制剂，其中锌将与氨水和氨基乙醇中的氨以络合物的形式结合，其制剂的成本较铜与胺基醇络合的制剂的成本低；为提高制剂防腐能力，同时保证制剂的稳定性和渗透性能，在制剂中加入季铵盐表面活性剂。
经本发明硼酸锌防腐阻燃剂处理的木材或竹材具有以下优良性能：
1、阻燃效果好，硼酸锌是一种优良的阻燃剂，可单独用于木材的阻燃。在材料燃烧时，可促进炭层形成，硼酸锌生成类似玻璃、陶瓷的硬质三氧化二硼多孔残渣，且此炭层稳定，有利于隔热和阻止空气扩散进入材料内部，不仅阻碍木材燃烧放热、减少木材质量损失，而且具有非常强的抑制烟雾和毒气的作用。
2、防腐性能增强，硼酸锌作为一种环保无机防腐阻燃剂,具有无毒、无污染、阻燃及抑烟的优良性能。硼酸锌能有效地预防真菌、白蚁、天牛、粉蠹、木蜂等对木材的危害，是一种非常安全、高效的木材防虫化合物。处理后的木材，其颜色和性质不会改变，用硼酸锌配制的水剂安全低毒，操作安全，对环境无污染。
3、有别于其它硼类化合物抗水流失性很差的不足，硼酸锌不溶于水，化学稳定好，在抗流失试验对比中，当十水硼砂、五水硼砂、硼酸、四水八硼酸二钠的流失率达≥80%，而硼酸锌的流失率只有≤3%，具有很强的抗流失性能。可填充板材的毛细孔，使木材的吸湿性及吸水性有所下降，减少木材的湿胀、干缩及翘曲变形，木材的稳定性，耐腐性和耐气候性也有所提高。
具体实施方式
实施例1
将5kg无水硼酸锌溶于加入20％氨水28kg（氨含量为5.6kg），加入9.4kg的2-氨基乙醇，50％十二烷基苄基二甲基氯化铵10kg(十二烷基苄基二甲基氯化铵的含量为5kg)和47.6kg水，充分混合搅拌，即制得有效浓度10％[(硼酸锌+十二烷基苄基二甲基氯化铵)的重量/所有物质的重量]的硼酸锌防腐阻燃制剂。批量生产时则按比例投料，在不锈钢反应釜里充分搅拌反应1.5~3小时，冷却之后灌装即可。
将以上制得的硼酸锌防腐阻燃剂用于处理木材的满细胞法防腐阻燃处理，包括以下步骤：
(1)、加水稀释配置硼酸锌防腐阻燃使用液，硼酸锌防腐阻燃剂：水=1:5；
（2）、将木材置于浸注罐，抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.06Mpa，恒压0.5小时,进行前真空作业；
（3）、按500kg/m3的吸液量进行真空加压浸泡木材,浸注罐内的真空度维持在+1.5~-1.7Mpa；
（4）、抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.06Mpa，恒压2.5小时,进行后真空作业，完成后真空作业后再将硼酸锌防腐阻燃使用液余液排除；
（5）、将经步骤（4）处理后的木材叠成偷钱包，在不暴晒、不淋雨的通风环境下固化14天，直至木材含水量为40%；
（6）、将步骤（5）固化的木材通过烘干机干燥处理，干燥后的木材含水量为10%。
实施例2
10kg无水硼酸锌，30kg的2-氨基乙醇，50％双十烷二甲基氯化铵20kg(双十烷二甲基氯化铵的含量为10kg)和40kg水，充分混合搅拌，即制得有效浓度20％[(硼酸锌+双十烷二甲基氯化铵)的重量/所有物质的重量]的硼酸锌防腐阻燃制剂。
将以上制得的硼酸锌防腐阻燃剂用于处理木材的满细胞法防腐阻燃处理，包括以下步骤：
(1)、加水稀释配置硼酸锌防腐阻燃使用液，硼酸锌防腐阻燃剂：水=1:10；
（2）、将木材置于浸注罐，抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.086Mpa，恒压0.3小时,进行前真空作业；
（3）、按500kg/m3的吸液量进行真空加压浸泡木材，浸注罐内的真空度维持在+1.5~-1.7Mpa；
（4）、抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.086Mpa，恒压2小时,进行后真空作业，完成后真空作业后再将硼酸锌防腐阻燃使用液余液排除；
（5）、将经步骤（4）处理后的木材叠成偷钱包，在不暴晒、不淋雨的通风环境下固化21天，直至木材含水量为40%；
（6）、将步骤（5）固化的木材通过烘干机干燥处理，干燥后的木材含水量为10%。
实施例3
10kg的3.5水硼酸锌（硼酸锌的含量为8.55kg），50%氨水34.2kg（氨的含量为17.1kg），19.95kg氨基乙醇、60%八烷基十烷基二甲基氯化铵19kg(八烷基十烷基二甲基氯化铵的含量为11.4kg)和16.85kg水，充分混合搅拌，即制得有效浓度19.95％[(硼酸锌+十二烷基苄基二甲基氯化铵)的重量/所有物质的重量]的硼酸锌防腐阻燃制剂。
将以上制得的硼酸锌防腐阻燃剂用于处理木材的满细胞法防腐阻燃处理，包括以下步骤：
(1)、加水稀释配置硼酸锌防腐阻燃使用液，硼酸锌防腐阻燃剂：水=1:10；
（2）、将木材置于浸注罐，抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.09Mpa，恒压0.5小时,进行前真空作业；
（3）、按500kg/m3的吸液量进行真空加压浸泡木材，浸注罐内的真空度维持在+1.5~-1.7Mpa；
（4）、抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.09Mpa，恒压3小时,进行后真空作业，完成后真空作业后再将硼酸锌防腐阻燃使用液余液排除；
（5）、将经步骤（4）处理后的木材叠成偷钱包，在不暴晒、不淋雨的通风环境下固化18天，直至木材含水量为46%；
（6）、将步骤（5）固化的木材通过烘干机干燥处理，干燥后的木材含水量为17%。
实施例4
10kg的3.5水硼酸锌（硼酸锌的含量为8.55kg）、3.95kg的无水硼酸锌，37.5kg的2-氨基乙醇、50%十二烷基苄基二甲基溴化烷25kg(十二烷基苄基二甲基溴化烷的含量为12.5kg)和23.55kg水，充分混合搅拌，即制得有效浓度25％[(硼酸锌+十二烷基苄基二甲基氯化铵)的重量/所有物质的重量]的硼酸锌防腐阻燃制剂。
将以上制得的硼酸锌防腐阻燃剂用于处理木材的满细胞法防腐阻燃处理，包括以下步骤：
(1)、加水稀释配置硼酸锌防腐阻燃使用液，硼酸锌防腐阻燃剂：水=1:3；
（2）、将木材置于浸注罐，抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.075Mpa，恒压0.6小时,进行前真空作业；
（3）、按500kg/m3的吸液量进行真空加压浸泡木材，浸注罐内的真空度维持在+1.5~-1.7Mpa；
（4）、抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.075Mpa，恒压2.5小时,进行后真空作业，完成后真空作业后再将硼酸锌防腐阻燃使用液余液排除；
（5）、将经步骤（4）处理后的木材叠成偷钱包，在不暴晒、不淋雨的通风环境下固化19天，直至木材含水量为43%；
（6）、将步骤（5）固化的木材通过烘干机干燥处理，干燥后的木材含水量为15%。
实施例5
7.5kg的无水硼酸锌，20%氨水25kg（氨含量为5kg）、32.5kg氨基乙醇、40%双十二烷基二甲基氯化铵18.75kg(双十二烷基二甲基氯化铵的含量为7.5kg)和16.25kg水，充分混合搅拌，即制得有效浓度15％[(硼酸锌+十二烷基苄基二甲基氯化铵)的重量/所有物质的重量]的硼酸锌防腐阻燃制剂。
将以上制得的硼酸锌防腐阻燃剂用于处理木材的满细胞法防腐阻燃处理，包括以下步骤：
(1)、加水稀释配置硼酸锌防腐阻燃使用液，硼酸锌防腐阻燃剂：水=1:5；
（2）、将木材置于浸注罐，抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.08Mpa，恒压0.8小时,进行前真空作业；
（3）、按500kg/m3的吸液量进行真空加压浸泡木材，浸注罐内的真空度维持在+1.5~-1.7Mpa；
（4）、抽真空，使浸注罐内真空度达到-0.08Mpa，恒压2.3小时,进行后真空作业，完成后真空作业后再将硼酸锌防腐阻燃使用液余液排除；
（5）、将经步骤（4）处理后的木材叠成偷钱包，在不暴晒、不淋雨的通风环境下固化19天，直至木材含水量为43%；
（6）、将步骤（5）固化的木材通过烘干机干燥处理，干燥后的木材含水量为15%。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。
Claims (5)
1.一种硼酸锌防腐阻燃剂，其特征在于，由有效成分和水配制而成的溶剂；所述有效成分组成为：硼酸锌10~20wt％、氨0~47wt％、2-氨基乙醇6~60wt％、季铵盐表面活性剂10~20wt％。
2.根据权利要求1所述硼酸锌防腐阻燃剂，其特征在于：同时含有氨和2-氨基乙醇时，所述硼酸锌与季铵盐表面活性剂之和占溶剂10wt%~25wt%。
3.根据权利要求1所述硼酸锌防腐阻燃剂，其特征在于，所述2-氨基乙醇的重量不少于氨重量的1/8。
4.根据权利要求1所述硼酸锌防腐阻燃剂，其特征在于：所述硼酸锌可使用无水硼酸锌、3.5水硼酸锌和偏硼酸锌中一种或多种作为原料；当使用包括有无水硼酸锌和偏硼酸锌的混合物作用原料时，无水硼酸锌与偏硼酸锌的重量比为2∶1~1∶2。
5.根据权利要求书1所述硼酸锌防腐阻燃剂，其特征在于：所述季铵盐表面活性剂为双十烷基二甲基氯化铵、十二烷基苄基二甲基氯化铵、双八烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、八烷基十烷基二甲基氯化铵、椰油基三甲基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、十二烷基苄基二甲基溴化铵、双八烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、八烷基十烷基二甲基溴化铵、椰油基三甲基溴化铵中的一种或多种。
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