CN106625945A - 一种无卤阻燃的木材改性剂及其生产方法 - Google Patents

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唐荣燕
王博
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    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds

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Abstract

本发明提供一种无卤阻燃的木材改性剂及其生产方法。本发明的无卤阻燃的木材改性剂，包括磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸22‑58份、尿素12‑35份、六亚甲基四胺3‑10份、催化剂0.1‑0.3份、丁烷四羧酸2‑10份、氢氧化铝0.5‑1.2份、氢氧化镁0.5‑1.2份、聚磷酸铵0.5‑1.2份。本发明生产的木材改性剂能显著提高木材的强度和密度，降低木材的湿涨性和干缩性，同时其环境友好性好，阻燃性能好并且成本较低。

Description

一种无卤阻燃的木材改性剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤阻燃的木材改性剂及其生产方法，属于化工制剂技术领域。
背景技术：
木材及木材质作为社会经济建设中的重要生产资料，不仅广泛应用于日常生活中的各个技术领域，还广泛应用于交通、建筑、航天等工业领域，随着世界范围内森林资源日益短缺，特别是珍贵木材数量日益锐减，近年来大量的速生树种被广泛栽培，以满足全球范围内的木材供应，因此利用速生材进行物理或化学改性处理，不仅提高了速生材的附加值，还起到了保护珍贵树种资源的作用，近年来，国家大力提倡栽植速生树种，但是与天然林木相比，速生树种受到生产年限短等因素限制，导致早晚材差异很大，树质疏松，力学性能较差，因此限制了速生材在生活中的应用，由于木材是一种天然的具有多孔性的高分子材料，由不同大小、形状和不同连通情况的管状单元交错连接而成，具有流体可渗透性，其特有的多孔状结构为木材改性提供了基础。正是这种特殊的结构为木材改性提供了依据。木材改性是指利用物理、化学和机械等方法对木材原木进行工艺处理，使得木材密度、硬度、强度、尺寸稳定性等物理力学性质得到良好的改善。
另外木材产品使用过程中由于其易燃的性质，非常容易引发火灾，影响人们生命和财产的安全。
然而现有的木材改性剂形成的聚合物往往与木材基质界面相互作用力弱，导致水分和微生物可继续通过界面缝隙侵蚀木材基质，改善木材耐久性的程度减弱 ；另外，这些木材改性剂虽然含有功能键可实现与木材基质的键合，但往往具有毒性，且来源窄、制备困难，阻燃性能不佳，因此导致其价格昂贵，限制了此类方法在木材改性中的应用。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种无卤阻燃的木材改性剂及其生产方法，生产的木材改性剂能显著提高木材的强度和密度，降低木材的湿涨性和干缩性，同时其环境友好性好，阻燃性能好并且成本较低。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种无卤阻燃的木材改性剂，包括磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸22-58份、尿素12-35份、六亚甲基四胺3-10份、催化剂0.1-0.3份、丁烷四羧酸2-10份、氢氧化铝0.5-1.2份、氢氧化镁0.5-1.2份、聚磷酸铵0.5-1.2份。
所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的催化剂包括氯化锡，硫酸铜，氯化钠，氯化铁，硫酸铝，硼酸和氯化锌中的一种或者两种以上的组合。
所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸26-52份、尿素17-31份、六亚甲基四胺5-8份、催化剂0.1-0.3份、丁烷四羧酸4-8份、氢氧化铝0.6-1.1份、氢氧化镁0.6-1.1份、聚磷酸铵0.6-1.1份。
所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸37份、尿素24份、六亚甲基四胺6份、催化剂0.2份、丁烷四羧酸6份、氢氧化铝0.8份、氢氧化镁08份、聚磷酸铵0.8份。
上述无卤阻燃的木材改性剂的生产方法，该方法包括如下步骤：
（1）在反应釜中加入磷酸并搅拌加热；
（2）加热至温度上升至50～60℃时，向反应釜中加入尿素，并搅拌均匀；
（3）继续加热，温度上升至90～120℃时，向反应釜中加入催化剂，并加热到温度上升至130～140℃时，停止加热；
（4）待反应釜自然降温至60～80℃，加入反应釜中物料两倍体积的水，同时加入氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，搅拌均匀；
（5）加入六亚甲基四胺、丁烷四羧酸，搅拌均匀，继续降温至30~40℃，出料，贮存。
所述的无卤阻燃的木材改性剂的生产方法，所述的搅拌的速度为600-800转/分钟。
有益效果：
使用本发明的木材改性剂对木材进行改性处理后，木材的气干密度由改性前的0.30g/cm3提高到0.61g/cm3，基本密度由原来的0.21g/cm3，提高到0.45g/cm3，木材的抗弯强度由改造前的65MPa提高到84MPa，顺纹抗压强度由改造前的35MPa提高到54MPa，并且其吸水性、湿涨性、干缩性都用显著降低，经过阻燃性能测试，其遇火不燃、离火自熄、具有永久性抗燃效果，耐高温，安全性能好。
具体实施方式：
实施例1：
一种无卤阻燃的木材改性剂，包括磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸22份、尿素35份、六亚甲基四胺3份、催化剂0.3份、丁烷四羧酸2份、氢氧化铝1.2份、氢氧化镁0.5份、聚磷酸铵1.2份。
所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的催化剂包括氯化锡，硫酸铜，氯化钠，氯化铁，硫酸铝，硼酸和氯化锌中的一种或者两种以上的组合。
上述无卤阻燃的木材改性剂的生产方法，该方法包括如下步骤：
（1）在反应釜中加入磷酸并搅拌加热；
（2）加热至温度上升至50～60℃时，向反应釜中加入尿素，并搅拌均匀；
（3）继续加热，温度上升至90～120℃时，向反应釜中加入催化剂，并加热到温度上升至130～140℃时，停止加热；
（4）待反应釜自然降温至60～80℃，加入反应釜中物料两倍体积的水，同时加入氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，搅拌均匀；
（5）加入六亚甲基四胺、丁烷四羧酸，搅拌均匀，继续降温至30~40℃，出料，贮存。
所述的无卤阻燃的木材改性剂的生产方法，所述的搅拌的速度为600-800转/分钟。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸58份、尿素12份、六亚甲基四胺10份、催化剂0.1份、丁烷四羧酸10份、氢氧化铝0.5份、氢氧化镁1.2份、聚磷酸铵0.5份。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸52份、尿素31份、六亚甲基四胺5份、催化剂0.1份、丁烷四羧酸8份、氢氧化铝1.1份、氢氧化镁0.6份、聚磷酸铵0.6份。
实施例4：
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸26份、尿素17份、六亚甲基四胺8份、催化剂0.3份、丁烷四羧酸4份、氢氧化铝0.6份、氢氧化镁1.1份、聚磷酸铵1.1份。
实施例5：
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中所述的无卤阻燃的木材改性剂，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸37份、尿素24份、六亚甲基四胺6份、催化剂0.2份、丁烷四羧酸6份、氢氧化铝0.8份、氢氧化镁08份、聚磷酸铵0.8份。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (6)

1.一种无卤阻燃的木材改性剂，其特征在于，包括磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸22-58份、尿素12-35份、六亚甲基四胺3-10份、催化剂0.1-0.3份、丁烷四羧酸2-10份、氢氧化铝0.5-1.2份、氢氧化镁0.5-1.2份、聚磷酸铵0.5-1.2份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃的木材改性剂，其特征在于，所述的催化剂包括氯化锡，硫酸铜，氯化钠，氯化铁，硫酸铝，硼酸和氯化锌中的一种或者两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃的木材改性剂，其特征在于，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸26-52份、尿素17-31份、六亚甲基四胺5-8份、催化剂0.1-0.3份、丁烷四羧酸4-8份、氢氧化铝0.6-1.1份、氢氧化镁0.6-1.1份、聚磷酸铵0.6-1.1份。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃的木材改性剂，其特征在于，所述的磷酸、尿素、六亚甲基四胺、催化剂、丁烷四羧酸、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，各组分的重量份数为磷酸37份、尿素24份、六亚甲基四胺6份、催化剂0.2份、丁烷四羧酸6份、氢氧化铝0.8份、氢氧化镁08份、聚磷酸铵0.8份。
5.一种上述无卤阻燃的木材改性剂的生产方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）在反应釜中加入磷酸并搅拌加热；
（2）加热至温度上升至50～60℃时，向反应釜中加入尿素，并搅拌均匀；
（3）继续加热，温度上升至90～120℃时，向反应釜中加入催化剂，并加热到温度上升至130～140℃时，停止加热；
（4）待反应釜自然降温至60～80℃，加入反应釜中物料两倍体积的水，同时加入氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵，搅拌均匀；
（5）加入六亚甲基四胺、丁烷四羧酸，搅拌均匀，继续降温至30~40℃，出料，贮存。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃的木材改性剂的生产方法，其特征在于，所述的搅拌的速度为600-800转/分钟。
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