CN108625220A - 一种用于木材纸张阻燃剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃剂技术领域，公开了一种用于木材纸张阻燃剂。该包括按重量份计的下述组分：膦酸脒氨化合物15~20份，改性羧化壳聚糖10~15份，氢氧化铝2~5份，乙烯基三甲氧基硅烷1~2份，改性二氧化钛2~3份，水100~150份。本发明阻燃剂对纸张具有较好的阻燃作用。

Description

一种用于木材纸张阻燃剂
技术领域
本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其是涉及一种用于木材纸张阻燃剂。
背景技术
纸张是由植物纤维交织构成的，其主要成分是纤维素、半纤维素和少量木素，而这些成分都是易燃成分，纸张的极限氧指数在15～20之间。纸基材料经常成为火灾的引火物质，每年因其易燃性所造成的损失相当巨大，纸基材料的阻燃性已成为一些应用领域的性能指标。现有阻燃剂在纸张阻燃过程中虽然具有一定的阻燃性能，但是达不到预期的阻燃效果。
发明内容
本发明是为了克服现有技术纸张阻燃剂阻燃性能差的问题，提供一种用于木材纸张阻燃剂。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于木材纸张阻燃剂，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物15～20份，改性羧化壳聚糖10～15份，氢氧化铝2～5份，乙烯基三甲氧基硅烷1～2份，改性二氧化钛2～3份，水100～150份。
在高温条件下，氢氧化铝受热分解为氧化铝，在材料表面形成氧化铝保护隔膜，氧化铝保护隔膜具有隔绝氧气和热量作用，从而阻止氧气与材料接触，防止纸张发生燃烧；通过乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂将改性羧化壳聚糖与氧化铝隔膜连接，覆盖在氧化铝隔膜表面，大大增加氧化铝隔膜隔绝氧气的效果；另外，在高温条件下，磷酸脒氨化合物与改性羧化壳聚糖反应，生成交联度高、稳定性好的三维网状化合物，形成磷的碳化保护层，具有较好的隔热作用；在改性羧化壳聚糖与膦酸脒氨化合物形成三维的网状化合物之前，改性羧化壳聚糖容易发生分解，本发明通过改性的二氧化钛来提高改性壳聚糖的热稳定性能，防止羧化壳聚糖发生分解，达不到预期的隔热阻燃效果。
作为优选，所述改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将3～5重量份羧化壳聚糖加入到60～80重量份去离子水中，加热至60～80℃，搅拌至完全溶解，调节温度至50～60℃，加入2～3重量份的戊二醛，以80～100r/min的搅拌速率搅拌反应2～5h，调节温度至55～65℃，再加入1～2重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以60～70r/min的搅拌速率搅拌反应2～3h，然后经过过滤、洗涤、干燥得到改性羧化壳聚糖。
本发明利用使用戊二醛交联剂对羧化壳聚糖交联形成具有致密结构的三维网状结构，然后将2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛接枝到三维网状结构上，提高羧化壳聚糖的耐热性能，三维网状结构能够对氧气起到较好的隔绝作用，大大增加阻燃剂的阻燃效果。
作为优选，所述改性二氧化钛的制备方法为：
将二氧化钛加入0.2～0.5mol/L稀盐酸中浸泡1～2h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理5～10h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干得到改性二氧化钛。
作为优选，所述干燥温度为60～80℃，干燥时间为2～4h。
作为优选，所述改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚2～5份，4-羟基环己甲酸4～8份，硅烷偶联剂1～2份，水80～100份。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)通过乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂将改性羧化壳聚糖与氧化铝隔膜连接，覆盖在氧化铝隔膜表面，大大增加氧化铝隔膜隔绝氧气的效果；(2)在高温条件下，磷酸脒氨化合物与改性羧化壳聚糖反应，生成交联度高、稳定性好的三维网状化合物，形成磷的碳化保护层，具有较好的隔热作用。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种用于木材纸张阻燃剂，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物15份，改性羧化壳聚糖10份，氢氧化铝2份，乙烯基三甲氧基硅烷1份，改性二氧化钛2份，水100份。
改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将3重量份羧化壳聚糖加入到60重量份去离子水中，加热至60℃，搅拌至完全溶解，调节温度至50℃，加入2重量份的戊二醛，以80r/min的搅拌速率搅拌反应2h，调节温度至55℃，再加入1重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以60r/min的搅拌速率搅拌反应2h，然后经过过滤、洗涤、干燥，得到改性羧化壳聚糖。
改性二氧化钛的制备方法为：
将二氧化钛加入0.2mol/L稀盐酸中浸泡1h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理5h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为2h，得到改性二氧化钛。
改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚2份，4-羟基环己甲酸4份，硅烷偶联剂1份，水80份。
实施例2
一种用于木材纸张阻燃剂，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物16份，改性羧化壳聚糖12份，氢氧化铝3份，乙烯基三甲氧基硅烷1份，改性二氧化钛2份，水120份。
改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将3重量份羧化壳聚糖加入到65重量份去离子水中，加热至62℃，搅拌至完全溶解，调节温度至55℃，加入2重量份的戊二醛，以80r/min的搅拌速率搅拌反应3h，调节温度至58℃，再加入1重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以60r/min的搅拌速率搅拌反应2.2h，然后经过过滤、洗涤、干燥，得到改性羧化壳聚糖。
改性二氧化钛的制备方法为：
将二氧化钛加入0.3mol/L稀盐酸中浸泡1.2h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理6h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干，烘干温度为65℃，烘干时间为2.5h，得到改性二氧化钛。
改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚3份，4-羟基环己甲酸5份，硅烷偶联剂1份，水85份。
实施例3
一种用于木材纸张阻燃剂，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物17份，改性羧化壳聚糖13份，氢氧化铝3.5份，乙烯基三甲氧基硅烷1.5份，改性二氧化钛2.5份，水130份。
改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将4重量份羧化壳聚糖加入到70重量份去离子水中，加热至70℃，搅拌至完全溶解，调节温度至56℃，加入2.5重量份的戊二醛，以90r/min的搅拌速率搅拌反应3.5h，调节温度至60℃，再加入1.5重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以65r/min的搅拌速率搅拌反应2.5h，然后经过过滤、洗涤、干燥，得到改性羧化壳聚糖。
改性二氧化钛的制备方法为：
将二氧化钛加入0.35mol/L稀盐酸中浸泡1.6h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理7h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干，烘干温度为70℃，烘干时间为3h，得到改性二氧化钛。
改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚3.5份，4-羟基环己甲酸6份，硅烷偶联剂1.5份，水90份。
实施例4
一种用于木材纸张阻燃剂，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物18份，改性羧化壳聚糖14份，氢氧化铝4份，乙烯基三甲氧基硅烷2份，改性二氧化钛3份，水140份。
改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将5重量份羧化壳聚糖加入到75重量份去离子水中，加热至76℃，搅拌至完全溶解，调节温度至58℃，加入3重量份的戊二醛，以100r/min的搅拌速率搅拌反应4h，调节温度至63℃，再加入2重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以70r/min的搅拌速率搅拌反应2.8h，然后经过过滤、洗涤、干燥，得到改性羧化壳聚糖。
改性二氧化钛的制备方法为：
将二氧化钛加入0.4mol/L稀盐酸中浸泡1.8h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理8h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干，烘干温度为75℃，烘干时间为3.5h，得到改性二氧化钛。
改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚4份，4-羟基环己甲酸7份，硅烷偶联剂2份，水95份。
实施例5
一种用于木材纸张阻燃剂，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物20份，改性羧化壳聚糖15份，氢氧化铝5份，乙烯基三甲氧基硅烷2份，改性二氧化钛3份，水150份。
改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将5重量份羧化壳聚糖加入到80重量份去离子水中，加热至80℃，搅拌至完全溶解，调节温度至60℃，加入3重量份的戊二醛，以100r/min的搅拌速率搅拌反应5h，调节温度至65℃，再加入2重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以70r/min的搅拌速率搅拌反应3h，然后经过过滤、洗涤、干燥，得到改性羧化壳聚糖。
改性二氧化钛的制备方法为：
将二氧化钛加入0.5mol/L稀盐酸中浸泡2h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理10h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干，烘干温度为80℃，烘干时间为4h，得到改性二氧化钛。
改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚5份，4-羟基环己甲酸8份，硅烷偶联剂2份，水100份。
性能测试：
取普通纸张，将实施例1～5的阻燃剂涂在纸张的两面，涂量为20g/m2，待纸张干燥后测定其阻燃性能，测定标准为GB/T14656-93，测试结果如下：
灼烧时间(s) 续焰时间(s) 碳化长度(mm)
实施例1 0 0 7
实施例2 0 0 8
实施例3 0 0 7
实施例4 0 0 9
实施例5 0 0 8
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种用于木材纸张阻燃剂，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
膦酸脒氨化合物15~20份，改性羧化壳聚糖10~15份，氢氧化铝2~5份，乙烯基三甲氧基硅烷1~2份，改性二氧化钛2~3份，水100~150份。
2.根据权利要求1所述的一种用于木材纸张阻燃剂，其特征在于，所述改性羧化壳聚糖的制备方法为：
将3~5重量份羧化壳聚糖加入到60~80重量份去离子水中，加热至60~80℃，搅拌至完全溶解，调节温度至50~60℃，加入2~3重量份的戊二醛，以80~100r/min的搅拌速率搅拌反应2~5h，调节温度至55~65℃，再加入1~2重量份2-(2-羟基乙氧基)苯甲醛，以60~70r/min的搅拌速率搅拌反应2~3h，然后经过过滤、洗涤、干燥得到改性羧化壳聚糖。
3.根据权利要求1所述的一种用于木材纸张阻燃剂，其特征在于，所述改性二氧化钛的制备方法为：将二氧化钛加入0.2~0.5mol/L稀盐酸中浸泡1~2h，取出后放入烘箱中进行干燥，将干燥后的二氧化钛加入到改性液中浸泡处理5~10h，过滤后放入真空干燥箱中进行烘干得到改性二氧化钛。
4.根据权利要求3所述的一种用于木材纸张阻燃剂，其特征在于，所述烘干温度为60~80℃，烘干时间为2~4h。
5.根据权利要求3所述的一种用于木材纸张阻燃剂，其特征在于，所述改性液包括按重量份计的如下组分：聚丙二醇二缩水甘油醚2~5份，4-羟基环己甲酸4~8份，硅烷偶联剂1~2份，水80~100份。
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