CN105291222A

CN105291222A - 一种胶合板用复合阻燃剂及其应用

Info

Publication number: CN105291222A
Application number: CN201510797080.2A
Authority: CN
Inventors: 刁海林; 李诗勇
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开了一种胶合板用复合阻燃剂及其应用，该阻燃剂包括以下重量的原料：磷酸铵8~15份、硫酸铵3~5份、四硼酸钠1.5~2.5份、硼酸锌0.2~0.6份、七钼酸铵0.1~0.5份和双氰胺0.1~0.5份。本发明的复合阻燃剂是将无机硼系阻燃剂与氮磷系阻燃剂复配制成，各组份的配比合理，且各组分之间达到协同作用，生产的阻燃剂氧化数值达到52%以上，达到国家标准难燃B级要求，具有很好的阻燃效果，同时又能降低生产成本。本阻燃剂在使用过程中稳定性好，对胶合板的力学性能影响较小，仅为5%左右。使用本发明阻燃剂生产的阻燃胶合板，可广泛应用于室内装修、阻燃家具、建筑结构、木质防火门、阻燃地板等领域，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种胶合板用复合阻燃剂及其应用

技术领域

本发明涉及木材加工技术领域，尤其是一种胶合板用复合阻燃剂及其应用。

背景技术

近年来，由于人类过度的利用木材，使得各种名贵、大径级的木材数量越来越少，因此人类通过多种方式实现木材的综合利用。人造板的诞生，标志着木材加工现代化时期的开始，使过程从单纯改变木材形状发展到改善木材性质。人们通过种植人工林，把从人工林中砍伐下来的木材做成各种人造板，以此来满足人们对名贵木材、大径级木材的需要。把木材做成人造板，它保持了原木木材的轻便、力学性能好等的特性，同时又具有幅面大，结构性好，施工方便；膨胀收缩率低，尺寸稳定，材质较锯材均匀，不易变形开裂等优点。

人造板是以木材或其他非木材植物为原料，经一定机械加工分离成各种单元材料后，施加或不施加胶粘剂和其他添加剂压合而成的板材或模压制品。人造板主要包括胶合板、刨花板和纤维板三大类，其中胶合板的强度及体积稳定性最好，在实际应用中也最为广泛。胶合板是家具、建筑装修常用材料之一。人造板实际上是一种木质材料，是着火点很低的可燃物，因此常常需要添加阻燃剂进行阻燃处理，阻燃剂质量的好坏将会影响着人造板防火的效果。

近年来，随着胶合板产量不断的增加和人们的防火意识在不断提高，市场上出现了多种阻燃剂。虽然阻燃剂在胶合板的应用较为广泛，但现有的阻燃剂仍存在以下问题：阻燃效果不明显、成本较高、抗流失性和耐老化性差、对胶合板的力学性能影响大等问题。因此，开发一种新型具有高性价比的阻燃剂是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的阻燃剂存在的问题，提供一种高性价比的胶合板用复合阻燃剂及其应用。本阻燃剂阻燃效果较好，其氧指数值达到52%以上，达到国家标准难燃B级要求，本阻燃剂在使用过程中对胶合板的力学性能影响较小，仅为5%左右。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方法实现：

一种胶合板用复合阻燃剂，包括以下重量份数的原料：

磷酸铵8~15份、硫酸铵3~5份、四硼酸钠1.5~2.5份、硼酸锌0.2~0.6份、七钼酸铵0.1~0.5份和双氰胺0.1~0.5份。

作为本发明优选的方案：本阻燃剂包括以下重量份数的原料：磷酸铵10份、硫酸铵3.75份、四硼酸钠2份、硼酸锌0.375份、七钼酸铵0.25份和双氰胺0.25份。

一种胶合板用复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：称取8~15份磷酸铵、3~5份硫酸铵、1.5~2.5份四硼酸钠、0.2~0.6份硼酸锌、0.1~0.5份七钼酸铵和0.1~0.5份双氰胺，分别加入粉碎机粉碎至120~150目，然后将各组分混合，最后加入水，配制质量浓度为10~15%的复合阻燃剂。

一种胶合板用复合阻燃剂的应用，包括以下生产步骤：

（1）挑选结子少，缺陷少的单板，清理表面，将单板干燥至含水率为8~10%，再将单板放入质量浓度为10~15%的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，然后取出晾干，再用滚压干燥机进行干燥，控制单板的含水率为12~15%；

（2）将经过步骤（1）处理后单板的两面施加改性脲醛树脂调和胶，再陈化8~12min；

（3）将经过步骤（2）处理后的单板按常规方法进行组坯，然后进行预压和热压处理，得到毛边复合阻燃胶合板；所述预压的工艺参数为：预压时间70~90min、压力1.3~1.5MPa、常温；所述热压的工艺参数为：热压时间7~9min、压力1.4~1.6MPa、温度为110~130℃；

（4）将上述步骤（3）得到的毛边复合阻燃胶合板进行裁边，得到规格复合阻燃胶合板，最后对规格复合阻燃胶合板进行砂光、饰面，得到成品复合阻燃胶合板。

以上所述改性脲醛树脂调和胶的制备方法是将65~75份改性脲醛树脂胶、1.2份NH4Cl和9.5~11.25份面粉，将它们充分混合均匀，静置20min后得到改性脲醛树脂调和胶。

以上所述改性脲醛树脂胶是将制胶容器中的甲醛加热至35℃，加入NaOH调pH至8.3~8.5,再加入甲醛质量36%的尿素，升温至70℃停止加热，使温度自然升至85~88℃，反应40min；在25~30min内缓慢滴加质量浓度为20%的甲酸溶液，将反应液的pH调至4.6，控制反应时间60~80min、温度89~91℃，在30℃条件下用涂四杯测定粘度，每隔5~10min测定一次，终点粘度控制在19~20s；再加入甲醛质量的2%的交联剂，搅拌10min后，加入甲醛质量16.5%的尿素，控制反应温度83~85℃、反应30min，降温至70℃；最后加入甲醛质量20%的尿素，反应30min，降温至45℃以下，用NaOH调PH值至8.5~8.8，搅拌10min取样出料，得到改性脲醛树脂胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明阻燃剂是将无机硼系阻燃剂与氮磷系阻燃剂复配制成，各组分之间达到协同作用，且各组份的配比合理，既可以达到很好的阻燃效果，其氧化数值达到52%以上，达到国家标准难燃B级要求，同时又能降低生产成本。本阻燃剂还具有低毒、吸湿性小、低烟、无刺激性、无腐蚀性等优点，在使用过程中稳定性好，不易水解和流失，对胶合板的力学性能影响较小，仅为5%左右。

（2）本发明加入磷酸铵处理单板条，使得单板条燃烧时成炭明显，有较强的阻燃特性；加入四硼酸钠和硼酸锌可以形成玻璃态膨胀层，促进木材成炭，阻碍挥发性可燃物的溢出，在高温下催化脱水，因而具有吸热、发泡及稀释可燃物的作用，且硼酸锌还具有非常强的抑制烟雾和毒气的作用；加入双氰胺遇热可以发泡，起到隔绝空气作用，使木材难以燃烧。

（3）脲醛树脂胶经过改性处理，使得施胶后的胶合板具有较高的胶合强度和较好的耐水、耐久和耐老化性能。

（4）本发明阻燃胶合板的生产方法使得阻燃剂更好地渗透到单板内部，以达到更好的阻燃效果和获得良好的力学性能，该方法还具有设备成本低、操作简单的优点，而且阻燃剂用量少、阻燃效果更好。

（5）本发明提供的阻燃胶合板容易实现大规模生产，其产品可广泛应用于室内装修、阻燃家具、建筑结构、木质防火门、阻燃地板等领域，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。

以下实施例所述改性脲醛树脂调和胶的制备方法是将65~75份改性脲醛树脂胶、1.2份NH4Cl和9.5~11.25份面粉，将它们充分混合均匀，静置20min后得到改性脲醛树脂调和胶。

以上所述改性脲醛树脂胶是将制胶容器中的甲醛加热至35℃，加入NaOH调pH至8.3~8.5,再加入甲醛质量36%的尿素，升温至70℃停止加热，使温度自然升至85~88℃，反应40min；在25~30min内缓慢滴加质量浓度为20%的甲酸溶液，将反应液的pH值调至4.6，控制反应时间60~80min、温度89~91℃，在30℃条件下用涂四杯测定粘度，每隔5~10min测定一次，终点粘度控制在19~20s；再加入甲醛质量2%的交联剂，搅拌10min后，加入甲醛质量16.5%的尿素，控制反应温度83~85℃、反应30min，降温至70℃；最后加入甲醛质量20%的尿素，反应30min，降温至45℃以下，用NaOH调PH值至8.5~8.8，搅拌10min取样出料，得到改性脲醛树脂胶。

实施例1

一种胶合板用复合阻燃剂，包括以下重量份数的原料：磷酸铵8份、硫酸铵3份、四硼酸钠1.5份、硼酸锌0.4份、七钼酸铵0.1份和双氰胺0.2份。

胶合板用复合阻燃剂的制备：按上述配比称取各原料，分别用粉碎机粉碎至120目，然后将各组分混合，最后加入水，配制质量浓度为15%的阻燃剂溶液。

使用复合阻燃剂制备阻燃胶合板的方法，包括以下生产步骤：

（1）挑选结子少，缺陷少的单板，清理表面，将单板干燥至含水率为8%，再将单板放入质量浓度为15%的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，然后取出晾干，再用滚压干燥机进行干燥，控制单板的含水率为12%；

（2）将经过步骤（1）处理后的单板的两面施加改性脲醛树脂调和胶，再陈化8min；

（3）将经过步骤（2）处理后的单板按常规方法进行组坯，然后进行预压和热压处理，得到毛边复合阻燃胶合板；所述预压的工艺参数：预压时间70min、压力1.5MPa、常温；热压的工艺参数：热压时间7min、压力1.5MPa、温度为130℃；

（4）将得到的毛边复合阻燃胶合板用圆锯机锯切，得到规格阻燃胶合板，最后进行砂光、饰面，得到成品复合阻燃胶合板。

经过检测，本实施例得到的产品氧指数值为52.61%，达到阻燃系数国家标准B级防火等级的要求。本产品与不使用阻燃剂处理制成的胶合板相比，其力学性能仅降低4.86%。

实施例2

一种胶合板用复合阻燃剂，包括以下重量份数的原料：磷酸铵10份、硫酸铵3.75份、四硼酸钠2份、硼酸锌0.375份、七钼酸铵0.25份和双氰胺0.25份。

胶合板用复合阻燃剂的制备：按上述配比称取各原料，分别用粉碎机粉碎至120目，然后将各组分混合，最后加入水，配制质量浓度为14%的阻燃剂溶液。

使用复合阻燃剂制备阻燃胶合板的方法，包括以下步骤：

（1）挑选结子少，缺陷少的单板，清理表面，将单板干燥至含水率为8%，再将单板放入质量浓度为14%的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，然后取出晾干，再用滚压干燥机进行干燥，控制单板的含水率为13.5%；；

（2）将经过步骤（1）处理后的单板的两面施加改性脲醛树脂调和胶，再陈化10min；

（3）将经过步骤（2）处理后的单板按常规方法进行组坯，然后进行预压和热压处理，得到毛边复合阻燃胶合板；所述预压的工艺参数：预压时间80min、压力1.4MPa、常温；热压的工艺参数：热压时间7.5min、压力1.5MPa、温度为120℃；

经过检测，本实施例得到的产品氧指数值为55.46%，达到阻燃系数国家标准B级防火等级的要求。本产品与不使用阻燃剂处理制成的胶合板相比，其力学性能仅降低4.12%。

实施例3

一种胶合板用复合阻燃剂，包括以下重量份数的原料：磷酸铵12份、硫酸铵5份、四硼酸钠2.5份、硼酸锌0.2份、七钼酸铵0.35份和双氰胺0.35份。

胶合板用复合阻燃剂的制备：按上述配比称取各原料，分别用粉碎机粉碎至150目，然后将各组分混合，最后加入水，配制质量浓度为12%的阻燃剂溶液。

使用复合阻燃剂制备阻燃胶合板的方法，包括以下步骤：

（1）挑选结子少，缺陷少的单板，清理表面，将单板干燥至含水率为10%，再将单板放入质量浓度为12%的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，然后取出晾干，再用滚压干燥机进行干燥，控制单板的含水率为13.5%；；

（3）将经过步骤（2）处理后的单板按常规方法进行组坯，然后进行预压和热压处理，得到毛边复合阻燃胶合板；所述预压的工艺参数：预压时间90min、压力1.3MPa、常温；热压的工艺参数：热压时间8min、压力1.4MPa、温度为120℃；

经过检测，本实施例得到的产品氧指数值为55.21%，达到阻燃系数国家标准B级防火等级的要求。本产品与不使用阻燃剂处理制成的胶合板相比，其力学性能仅降低6.19%。

实施例4

一种胶合板用复合阻燃剂，包括以下重量份数的原料：磷酸铵15份、硫酸铵4份、四硼酸钠2份、硼酸锌0.6份、七钼酸铵0.5份和双氰胺0.5份。

胶合板用复合阻燃剂的制备：按上述配比称取各原料，分别用粉碎机粉碎至150目，然后将各组分混合，最后加入水，配制质量浓度为10%的阻燃剂溶液。

用复合阻燃剂制备阻燃胶合板的方法，包括以下步骤：

（1）挑选结子少、缺陷少的单板，清理表面，将单板干燥至含水率为10%，再将单板放入质量浓度为10%的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，然后取出晾干，再用滚压干燥机进行干燥，控制单板的含水率为15%；

（3）将经过步骤（2）处理后的单板按常规方法进行组坯，然后进行预压和热压处理，得到毛边复合阻燃胶合板；所述预压的工艺参数：预压时间80min、压力1.4MPa、常温；热压的工艺参数：热压时间7min、压力1.6MPa、温度为125℃；

经过检测，本实施例得到的产品氧指数值为53.79%，达到阻燃系数国家标准B级防火等级的要求。本产品与不使用阻燃剂处理制成的胶合板相比，其力学性能仅降低5.69%。

Claims

1.一种胶合板用复合阻燃剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

2.根据权利要求1所述一种胶合板用复合阻燃剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：磷酸铵10份、硫酸铵3.75份、四硼酸钠2份、硼酸锌0.375份、七钼酸铵0.25份和双氰胺0.25份。

3.根据权利要求1所述一种胶合板用复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取8~15份磷酸铵、3~5份硫酸铵、1.5~2.5份四硼酸钠、0.2~0.6份硼酸锌、0.1~0.5份七钼酸铵和0.1~0.5份双氰胺，分别加入粉碎机粉碎至120~150目，然后将各组分混合，最后加入水，配制质量浓度为10~15%的复合阻燃剂溶液。

4.根据权利要求3所述一种胶合板用复合阻燃剂的应用，其特征在于，包括以下生产步骤：

（1）挑选结子少，缺陷少的单板，清理表面，将单板干燥至含水率为8~10%，再放入质量浓度为10~15%的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，然后取出晾干，再用滚压干燥机进行干燥，控制单板的含水率为12~15%；

（2）将经过步骤（1）处理后的单板的两面施加改性脲醛树脂调和胶，再陈化8~12min；

5.根据权利要求4所述一种胶合板用复合阻燃剂的应用，其特征在于：所述改性脲醛树脂调和胶的制备方法是将65~75份改性脲醛树脂胶、1.2份NH₄Cl和9.5~11.25份面粉，将它们充分混合均匀，静置20min后得到改性脲醛树脂调和胶。

6.根据权利要求5所述一种胶合板用复合阻燃剂的应用，其特征在于：所述改性脲醛树脂胶是将制胶容器中的甲醛加热至35℃，加入NaOH调pH至8.3~8.5,再加入甲醛质量36%的尿素，升温至70℃停止加热，使温度自然升至85~88℃，反应40min；在25~30min内缓慢滴加质量浓度为20%的甲酸溶液，将反应液的pH值调至4.6，控制反应时间60~80min、温度89~91℃，在30℃条件下用涂四杯测定粘度，每隔5~10min测定一次，终点粘度控制在19~20s；再加入甲醛质量的2%的交联剂，搅拌10min后，加入甲醛质量16.5%的尿素，控制反应温度83~85℃、反应30min，降温至70℃；最后加入甲醛质量20%的尿素，反应30min，降温至45℃以下，用NaOH调pH至8.5~8.8，搅拌10min取样出料，得到改性脲醛树脂胶。