CN107457858A - 一种刨花板阻燃剂 - Google Patents

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张琳
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Abstract

本发明公开了一种刨花板阻燃剂，属于建筑材料技术领域。本发明将氨水逐滴滴加至硝酸铝溶液中，恒温搅拌反应后，烘干，焙烧，得纳米多孔氧化铝，再将纳米多孔氧化铝浸泡于多巴胺溶液，得改性纳米多孔氧化铝，再加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂搅拌混合，即得刨花板阻燃剂，所述刨花板阻燃剂中还可以加入亚硝酸钠质量0.02～0.03倍的硼砂，亚硝酸钠质量0.02～0.03倍的硼酸和亚硝酸钠质量0.02～0.03倍的磷酸。发明技术方案刨花板阻燃剂具有优异的性能，不仅有很好的阻燃效果，而且在报废处理时非常方便。

Description

一种刨花板阻燃剂
技术领域
本发明公开了一种刨花板阻燃剂，属于建筑材料技术领域。
背景技术
木质人造板性能优良，常用作建筑构件及室内装饰材料。刨花板又叫蔗渣板，由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料，施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板，又称碎料板。主要用于家具制造和建筑工业及火车、汽车车厢制造。
因为刨花板结构比较均匀，加工性能好，可以根据需要加工成大幅面的板材，是制作不同规格、样式的家具较好的原材料。制成品刨花板不需要再次干燥，可以直接使用，吸音和隔音性能也很好。但它也有其固有的缺点，因为边缘粗糙，容易吸湿，所以用刨花板制作的家具封边工艺就显得特别重要。另外由于刨花板容积较大，用它制作的家具，相对于其他板材来说，也比较重。
当木质人造板应用于室内装修和家具制造等室内场合时，如果发生火灾，木质材料则为加速和扩大火灾埋下隐患，因此不经过阻燃处理的木质材料被列为可燃性木质材料。所以，木质人造板的防火阻燃处理至关重要。根据GB/20286对公共场所阻燃制品及组件的要求，必须对木质人造板进行一定的阻燃处理，以达到相应的阻燃级别。阻燃人造板使用寿命较短、更新换代快，每年都会有大量的阻燃人造板制品被淘汰。由于这些板材中含有阻燃剂，其废弃后的处理问题成为人造板行业面临的一大考验。常规的处理方式会引起环境问题，燃烧会产生有害烟气，而填埋则会对土壤环境和微生物生长带来不利影响。
热解是近几十年发展起来的一项生物质高效转换技术，在农林废弃物利用中具有非常广阔的应用前景。它能将低能量密度的生物质转化成高能量密度的气相、液相、固相产品，减少能源物质的储存和运输成本，还可用于替代传统能源或提取高附加值化工产品，为废弃阻燃人造板的回收利用提供了有效途径。但是，加入了阻燃剂的板材燃烧性能降低，对废弃人造板的处理有一定的环境压力，因此，为缓解废弃阻燃人造板造成的环境压力，有效利用木质资源，对阻燃剂的研究十分重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对目前的刨花板因加入了阻燃剂后阻燃性能增加，但是导致了热解性能差，不利于对废弃板材的处理的问题，提供了一种刨花板阻燃剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种刨花板阻燃剂，是由以下重量份数的原料组成：30～40份亚硝酸钠、30～40份氯化铵、100～120份去离子水、10～20份纳米多孔氧化铝、40～50份多巴胺溶液、4～5份三氧化二锑、4～5份氢氧化镁、10～20份偶联剂、10～20份渗透剂；
所述刨花板阻燃剂制备过程为：按原料组成称量各原料，先将纳米多孔氧化铝浸泡于多巴胺溶液，得改性纳米多孔氧化铝，再加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂搅拌混合，即得刨花板阻燃剂。
所述纳米多孔氧化铝制备过程为：按质量比为1：5～1：10取硝酸铝溶液和氨水，将氨水逐滴滴加至硝酸铝溶液中，恒温搅拌反应后，烘干，焙烧，得纳米多孔氧化铝；所述硝酸铝溶液质量分数为8～10%；所述氨水质量分数为8～10%。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。
所述渗透剂为烷基磺酸钠，琥珀酸烷基酯磺酸钠或氨基磺酸钠中的任意一种。
所述刨花板阻燃剂还可以添加偶联剂质量0.02～0.03倍的硼砂。
所述刨花板阻燃剂还可以添加偶联剂质量0.02～0.03倍的硼酸。
所述刨花板阻燃剂还可以添加偶联剂质量0.02～0.03倍的磷酸。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加亚硝酸钠，氯化铵和改性纳米多孔氧化铝，利用纳米过孔氧化铝优异的吸附性能，一方面可作为载体，将亚硝酸钠和氯化铵负载吸附于纳米多孔氧化铝孔隙结构中，于火灾高温条件下，亚硝酸钠和氯化铵在高温条件下发生反应，生成氮气，氮气的生成，可有效的阻隔氧气，起到阻燃效果，另一方面，亚硝酸钠和氯化铵附着在改性纳米多孔氧化铝内部，当反应生成氮气时，氮气受热挥发过程中，会将刨花板内部的改性纳米多孔氧化铝携带至刨花板表面，形成一层氧化铝阻燃层，进一步提高阻燃效果，另外，当刨花板报废处理时，由于亚硝酸钠和氯化铵易溶于水，且氧化铝在酸性或碱性环境下也可直接被溶解去除，不会阻碍刨花板的热解过程。
（2）本发明通过添加硼砂和硼酸，于火灾高温条件下，硼砂和硼酸受热中熔融，沿着刨花板表面形成阻燃层，有效隔绝氧气和热量得传播，起到阻燃效果；通过添加磷酸，磷酸本身就有很好得防虫效果，磷酸在空气中容易潮解，遇热会失水得到焦磷酸，再进一步失水得到少量偏磷酸，偏磷酸能够起到更好的防虫效果。
具体实施方式
按质量比为1：5～1：10取硝酸铝溶液和氨水，先将硝酸铝溶液倒入带搅拌器的三口烧瓶中，再将氨水于转速为1200～1600r/min高速搅拌状态下，通过滴液漏斗以3～5mL/min速率逐滴滴加至三口烧瓶中，待氨水滴加完毕，继续高速搅拌反应45～60min，得混合液，将混合液移入单口烧瓶，并将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为70～80℃，转速为1100～1200r/min条件下，恒温高速搅拌混合20～40min，得透明溶胶，随后将透明溶胶置于烘箱干燥10～12h，得前驱体产物，将前驱体产物放入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉，以6～8℃/min速率程序升温至600～700℃，保温焙烧3～4h，得纳米多孔氧化铝；按重量份数计，依次取30～40份亚硝酸钠、30～40份氯化铵、100～120份去离子水、10～20份纳米多孔氧化铝、40～50份多巴胺溶液、4～5份三氧化二锑、4～5份氢氧化镁、10～20份偶联剂、10～20份渗透剂，先将纳米多孔氧化铝与质量浓度2g/L多巴胺溶液混合浸泡30～40min后，过滤，得改性纳米多孔氧化铝，再将所得改性纳米多孔氧化铝全部加入混料机中，随后向混料机加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂，于转速1100～1200r/min条件下高速搅拌30～40min，再向混料机中加入偶联剂质量0.02～0.03倍的硼砂，偶联剂质量0.02～0.03倍的硼酸和偶联剂质量0.02～0.03倍的磷酸，于转速1100～1200r/min条件下继续高速搅拌40～50min，即得刨花板阻燃剂。所述取硝酸铝溶液质量分数为8～10%。所述氨水质量分数为8～10%。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。所述渗透剂为烷基磺酸钠，琥珀酸烷基酯磺酸钠或氨基磺酸钠中的任意一种。
实例1
按质量比为1：10取硝酸铝溶液和氨水，先将硝酸铝溶液倒入带搅拌器的三口烧瓶中，再将氨水于转速为1600r/min高速搅拌状态下，通过滴液漏斗以5mL/min速率逐滴滴加至三口烧瓶中，待氨水滴加完毕，继续高速搅拌反应60min，得混合液，将混合液移入单口烧瓶，并将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，恒温高速搅拌混合40min，得透明溶胶，随后将透明溶胶置于烘箱干燥12h，得前驱体产物，将前驱体产物放入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉，以8℃/min速率程序升温至700℃，保温焙烧4h，得纳米多孔氧化铝；按重量份数计，依次取40份亚硝酸钠、40份氯化铵、120份去离子水、20份纳米多孔氧化铝、50份多巴胺溶液、5份三氧化二锑、5份氢氧化镁、20份偶联剂、20份渗透剂，先将纳米多孔氧化铝与质量浓度2g/L多巴胺溶液混合浸泡40min后，过滤，得改性纳米多孔氧化铝，再将所得改性纳米多孔氧化铝全部加入混料机中，随后向混料机加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂，于转速1200r/min条件下高速搅拌40min，再向混料机中加入偶联剂质量0.03倍的硼砂，偶联剂质量0.03倍的硼酸和偶联剂质量0.03倍的磷酸，于转速1200r/min条件下继续高速搅拌50min，即得刨花板阻燃剂。所述取硝酸铝溶液质量分数为10%。所述氨水质量分数为10%。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述渗透剂为烷基磺酸钠。
实例2
按重量份数计，依次取40份亚硝酸钠、40份氯化铵、120份去离子水、5份三氧化二锑、5份氢氧化镁、20份偶联剂、20份渗透剂，再向混料机加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂，于转速1200r/min条件下高速搅拌40min，再向混料机中加入偶联剂质量0.03倍的硼砂，偶联剂质量0.03倍的硼酸和偶联剂质量0.03倍的磷酸，于转速1200r/min条件下继续高速搅拌50min，即得刨花板阻燃剂。所述取硝酸铝溶液质量分数为10%。所述氨水质量分数为10%。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述渗透剂为烷基磺酸钠。
实例3
按质量比为1：10取硝酸铝溶液和氨水，先将硝酸铝溶液倒入带搅拌器的三口烧瓶中，再将氨水于转速为1600r/min高速搅拌状态下，通过滴液漏斗以5mL/min速率逐滴滴加至三口烧瓶中，待氨水滴加完毕，继续高速搅拌反应60min，得混合液，将混合液移入单口烧瓶，并将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，恒温高速搅拌混合40min，得透明溶胶，随后将透明溶胶置于烘箱干燥12h，得前驱体产物，将前驱体产物放入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉，以8℃/min速率程序升温至700℃，保温焙烧4h，得纳米多孔氧化铝；按重量份数计，依次取120份去离子水、20份纳米多孔氧化铝、50份多巴胺溶液、5份三氧化二锑、5份氢氧化镁、20份偶联剂、20份渗透剂，先将纳米多孔氧化铝与质量浓度2g/L多巴胺溶液混合浸泡40min后，过滤，得改性纳米多孔氧化铝，再将所得改性纳米多孔氧化铝全部加入混料机中，随后向混料机加入去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂，于转速1200r/min条件下高速搅拌40min，再向混料机中加入偶联剂质量0.03倍的硼砂，偶联剂质量0.03倍的硼酸和偶联剂质量0.03倍的磷酸，于转速1200r/min条件下继续高速搅拌50min，即得刨花板阻燃剂。所述取硝酸铝溶液质量分数为10%。所述氨水质量分数为10%。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述渗透剂为烷基磺酸钠。
实例4
按质量比为1：10取硝酸铝溶液和氨水，先将硝酸铝溶液倒入带搅拌器的三口烧瓶中，再将氨水于转速为1600r/min高速搅拌状态下，通过滴液漏斗以5mL/min速率逐滴滴加至三口烧瓶中，待氨水滴加完毕，继续高速搅拌反应60min，得混合液，将混合液移入单口烧瓶，并将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，恒温高速搅拌混合40min，得透明溶胶，随后将透明溶胶置于烘箱干燥12h，得前驱体产物，将前驱体产物放入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉，以8℃/min速率程序升温至700℃，保温焙烧4h，得纳米多孔氧化铝；按重量份数计，依次取40份亚硝酸钠、40份氯化铵、120份去离子水、20份纳米多孔氧化铝、50份多巴胺溶液、5份三氧化二锑、5份氢氧化镁、20份偶联剂、20份渗透剂，先将纳米多孔氧化铝与质量浓度2g/L多巴胺溶液混合浸泡40min后，过滤，得改性纳米多孔氧化铝，再将所得改性纳米多孔氧化铝全部加入混料机中，随后向混料机加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂，于转速1200r/min条件下高速搅拌40min，再向混料机中加入偶联剂质量0.03倍的硼砂，偶联剂质量0.03倍的磷酸，于转速1200r/min条件下继续高速搅拌50min，即得刨花板阻燃剂。所述取硝酸铝溶液质量分数为10%。所述氨水质量分数为10%。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述渗透剂为烷基磺酸钠。
实例5
按质量比为1：10取硝酸铝溶液和氨水，先将硝酸铝溶液倒入带搅拌器的三口烧瓶中，再将氨水于转速为1600r/min高速搅拌状态下，通过滴液漏斗以5mL/min速率逐滴滴加至三口烧瓶中，待氨水滴加完毕，继续高速搅拌反应60min，得混合液，将混合液移入单口烧瓶，并将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，恒温高速搅拌混合40min，得透明溶胶，随后将透明溶胶置于烘箱干燥12h，得前驱体产物，将前驱体产物放入坩埚中，再将坩埚置于马弗炉，以8℃/min速率程序升温至700℃，保温焙烧4h，得纳米多孔氧化铝；按重量份数计，依次取40份亚硝酸钠、40份氯化铵、120份去离子水、20份纳米多孔氧化铝、50份多巴胺溶液、5份三氧化二锑、5份氢氧化镁、20份偶联剂、20份渗透剂，先将纳米多孔氧化铝与质量浓度2g/L多巴胺溶液混合浸泡40min后，过滤，得改性纳米多孔氧化铝，再将所得改性纳米多孔氧化铝全部加入混料机中，随后向混料机加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂，于转速1200r/min条件下高速搅拌40min，再向混料机中加入偶联剂质量0.03倍的硼酸和偶联剂质量0.03倍的磷酸，于转速1200r/min条件下继续高速搅拌50min，即得刨花板阻燃剂。所述取硝酸铝溶液质量分数为10%。所述氨水质量分数为10%。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述渗透剂为烷基磺酸钠。
对比例：上海某木业有限公司生产的阻燃刨花板。
将实例1至3所得阻燃剂按刨花板总质量的10%加入刨花板中，制得阻燃刨花板试样。
将试样与对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
按照GB8624检测氧指数，具体检测结果如表1所示；将试样与对比例产品粉碎，筛选出粒径为80～100目的粉末样品在103℃烘至绝干，用同步热分析仪对样品进行测试，在30～700℃范围内进行动态程序控制升温，升温速率为10℃/min，载气为高纯度氮气，流速为50mL/min，记录反应过程中样品质量随温度和时间的变化，具体检测结果如表2所示。
表1
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 对比例
氧指数 45 40 36 39 37 33
表2
由表1和表2检测结果可知，加入了本发明所得阻燃剂的阻燃刨花板在保证了阻燃性能的同时，还具有良好的热解性能，有效的解决了传统阻燃刨花板热解性差，不利于废弃刨花板处理的问题，而且还具有防虫的效果，提高了刨花板的使用寿命。

Claims (7)

1.一种刨花板阻燃剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：30～40份亚硝酸钠、30～40份氯化铵、100～120份去离子水、10～20份纳米多孔氧化铝、40～50份多巴胺溶液、4～5份三氧化二锑、4～5份氢氧化镁、10～20份偶联剂、10～20份渗透剂；
所述刨花板阻燃剂制备过程为：按原料组成称量各原料，先将纳米多孔氧化铝浸泡于多巴胺溶液，得改性纳米多孔氧化铝，再加入亚硝酸钠，氯化铵，去离子水，三氧化二锑，氢氧化镁，偶联剂和渗透剂搅拌混合，即得刨花板阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种刨花板阻燃剂，其特征在于：所述纳米多孔氧化铝制备过程为：按质量比为1：5～1：10取硝酸铝溶液和氨水，将氨水逐滴滴加至硝酸铝溶液中，恒温搅拌反应后，烘干，焙烧，得纳米多孔氧化铝；所述硝酸铝溶液质量分数为8～10%；所述氨水质量分数为8～10%。
3.根据权利要求1所述的一种刨花板阻燃剂，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种刨花板阻燃剂，其特征在于：所述渗透剂为烷基磺酸钠，琥珀酸烷基酯磺酸钠或氨基磺酸钠中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种刨花板阻燃剂，其特征在于：所述刨花板阻燃剂还可以添加偶联剂质量0.02～0.03倍的硼砂。
6.根据权利要求1所述的一种刨花板阻燃剂，其特征在于：所述刨花板阻燃剂还可以添加偶联剂质量0.02～0.03倍的硼酸。
7.根据权利要求1所述的一种刨花板阻燃剂，其特征在于：所述刨花板阻燃剂还可以添加偶联剂质量0.02～0.03倍的磷酸。
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