CN111941569A - 一种阻燃组合物、阻燃木材及制备方法 - Google Patents

一种阻燃组合物、阻燃木材及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃木材制备方法，包括以下步骤：将木材放至浸渍罐内，对浸渍罐进行抽真空，抽真空的压力为0.01MPa，时间为0.5‑1h；抽真空结束后，将阻燃组合物放入浸渍罐，并保持恒温，所述恒温温度为80‑95℃；对浸渍罐进行加压，加压压力为0.9‑1.1MPa，保压时间为2‑4h；将木材取出并冷却至常温，得到阻燃木材。本发明的处理工艺简单、高效，处理后木材无需干燥即可立即使用；且得到的处理材的吸湿性低，尺寸稳定性高，不易变形。

Description

一种阻燃组合物、阻燃木材及制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃组合物、阻燃木材及制备方法，属于木材加工处理领域。
背景技术
木材及木制品在建筑、家具、室内装修等领域广泛引用。但木材是一种易燃烧材料，在使用前需要对其进行阻燃处理。特别地，我国陆续实施强制性标准GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》和GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，对进入公共场所的木制品阻燃性能提出了要求。因此，迫切需要开发高阻燃性能的木质材料。
现阶段的木材阻燃剂主要有卤系、磷系、磷-氮系、硼系阻燃剂等。在这些阻燃剂中，卤系阻燃剂价格低廉、与被处理材相容性好，但在燃烧过程中会释放有害的腐蚀性气体，腐蚀仪器和设备，危害人类健康。磷系和磷-氮系阻燃剂低毒、低烟、具有较好的阻燃效果。但是，经过磷系和磷-氮系阻燃剂处理后的木材存在吸湿、起霜，且阻燃剂易流失的问题。
“一种水溶性抗流失阻燃剂以及利用其制备阻燃木材的方法”（中国专利申请号：201610069224.7）采用脒基脲磷酸盐、硅酸钠、四钼酸铵和八硼酸钠复配了一种阻燃剂。“一种无卤阻燃抑烟、抗流失性好的木材处理剂（中国专利申请号：201410797268.2）”中，采用磷酸、三聚氰胺、甲醛、硼酸锌、聚磷酸铵等进行复配，获得了一种抗流失性好的木材阻燃剂。“一种基于环保树脂增强、阻燃改性木材的制备方法”（ 中国专利申请号：201710772170.5）中，通过糠醇树脂和磷酸氢二胺复配，制备了抗流失性强的木材。但是上述公开的抗流失阻燃剂及阻燃木材的制备方法中，阻燃剂复配过程繁琐，且阻燃处理木材需要经过干燥阶段。在干燥阶段，部分阻燃剂迁移到木材表面，且发生了流失，此外增加了生产成本和能耗。
发明内容
本发明是提供一种阻燃木材，其阻燃剂不易流失。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种阻燃组合物，成分为棕榈蜡100份，硼酸8-14份，聚磷酸铵50-70份，碳酸钙1-2份；所述份均以重量计。
一种阻燃组合物的制备方法，包括以下步骤：将棕榈蜡加热至熔融状态；在熔融状态的棕榈蜡中加入硼酸、聚磷酸铵和碳酸钙并进行混合，混合期间保持棕榈蜡的熔融状态直至混合结束，制得阻燃组合物。
进一步地，采用超声波进行所述混合，混合时间为40-60min，超声振幅10-25%。
进一步地，所述加热温度为80-95℃。
进一步地，采用恒温保持棕榈蜡的熔融状态，所述恒温温度为加热温度。
一种制备阻燃木材的方法，采用上述阻燃组合物制得，包括以下步骤：将木材放至浸渍罐内，对浸渍罐进行抽真空，抽真空的压力为0.01MPa，时间为0.5-1h；抽真空结束后，将阻燃组合物放入浸渍罐，并保持恒温，所述恒温温度为80-95℃；对浸渍罐进行加压，加压压力为0.9-1.1MPa，保压时间为2-4h；将木材取出并冷却至常温，得到阻燃木材。
一种阻燃木材，采用上述方法制备得到。
本发明的有益效果：
本发明阻燃组合物的阻燃剂均匀分散在棕榈蜡介质中，使得阻燃剂不易流失，且处理材表面不会产生起霜现象；阻燃剂和棕榈蜡具有协效作用，可以增强处理材的阻燃性能。
本发明的处理工艺简单、高效，处理后木材无需干燥即可立即使用；且得到的处理材的吸湿性低，尺寸稳定性高，不易变形。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种阻燃木材的结构示意图；
图2为本发明实施例的阻燃木材氧指数及湿胀率结果。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的实质，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的阐述。
硼酸、聚磷酸铵、碳酸钙等是现在常用的阻燃组分。但是这些组分无法与木材细胞壁化学物质形成有效结合，只能填充在木材细胞腔中。在二次干燥或木材后续使用过程中，随着水分的进出，极易引起阻燃组分的流失。在本发明中，以棕榈蜡作为固定介质。首先通过超声波处理，在高温条件下将阻燃组分均匀地分散于熔融的棕榈蜡中；并在压力作用下将熔融的阻燃组合物导入木材内部。待温度降低后，阻燃组合物中的棕榈蜡凝固为固态，牢固的填充于木材细胞腔中，并且其他阻燃组分也均匀的分散于固态棕榈蜡介质中，如图1所示。通过本发明获得的阻燃木材，因为阻燃组分被棕榈蜡固定，所以无法流失，因此也不会在木材表面产生起霜现象。
传统阻燃剂的分散介质是水或其他液体，处理后的木材含水率升高，需要二次干燥。而本发明所使用的阻燃剂，其分散介质是棕榈蜡，不是水。因此，处理后的阻燃木材含水率没有明显升高，无需进行二次干燥。
此外，阻燃剂和棕榈蜡具有协效作用，可以增强处理材的阻燃性能。
以下份为重量份配比计。
实施例一
一种阻燃组合物，其成分为：棕榈蜡100份，硼酸10份，聚磷酸铵55份，碳酸钙1份。
该阻燃组合物的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，80℃温度下加热熔融100份棕榈蜡。
步骤二，在熔融的棕榈蜡中加入硼酸、聚磷酸铵和碳酸钙并进行超声波混合，即得到阻燃组合物。超声混合期间，保持80℃恒温。其中，加入的硼酸为10份，聚磷酸铵为55份，碳酸钙为1份。超声波混合时间为60min，超声振幅10%。
一种阻燃木材的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将杨木木材置于浸渍罐中，对浸渍罐进行抽真空0.01MPa并保持0.5h。
步骤二，抽真空结束后，将上述制备好的阻燃组合物放入浸渍罐中，并保持80℃恒温，使木材浸渍于阻燃组合物中。
步骤三，对浸渍罐进行加压至1.0MPa并保压4h。
步骤四，卸至常压，排出阻燃组合物，将木材静置冷却至常温，得到阻燃木材。
实施例二
一种阻燃组合物，其成分为：棕榈蜡100份，硼酸12份，聚磷酸铵60份，碳酸钙2份。
该阻燃组合物的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，85℃温度下加热熔融100份棕榈蜡。
步骤二，在熔融的棕榈蜡中加入硼酸、聚磷酸铵和碳酸钙并进行超声波混合，即得到阻燃组合物。超声混合期间，保持85℃恒温。其中，加入的硼酸为12份，聚磷酸铵为60份，碳酸钙为2份。超声波混合时间为60min，超声振幅25%。
一种阻燃木材的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将樟子松木材置于浸渍罐中，对浸渍罐进行抽真空0.01MPa并保持1h。
步骤二，抽真空结束后，将上述制备好的阻燃组合物放入浸渍罐中，并保持85℃恒温，使木材浸渍于阻燃组合物中。
步骤三，对浸渍罐进行加压至1.1MPa并保压3h。
步骤四，卸至常压，排出阻燃组合物，将木材静置冷却至常温，得到阻燃木材。
实施例三
一种阻燃组合物，其成分为：棕榈蜡100份，硼酸14份，聚磷酸铵68份，碳酸钙1份。
该阻燃组合物的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，95℃温度下加热熔融100份棕榈蜡。
步骤二，在熔融的棕榈蜡中加入硼酸、聚磷酸铵和碳酸钙并进行超声波混合，即得到阻燃组合物。超声混合期间，保持95℃恒温。其中，加入的硼酸为14份，聚磷酸铵为68份，碳酸钙为1份。超声波混合时间为50min，超声振幅15%。
一种阻燃木材的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将杉木木材置于浸渍罐中，对浸渍罐进行抽真空0.01MPa并保持2h。
步骤二，将上述制备好的阻燃组合物放入浸渍罐中，并保持95℃恒温。使得木材浸泡在阻燃组合物中。
步骤三，抽真空结束后，对浸渍罐进行加压至0.9MPa并保压4h。
步骤四，卸至常压，排出阻燃组合物，将木材静置冷却至常温，得到阻燃木材。
对照组一
步骤一，选用聚磷酸铵为阻燃剂，在100份蒸馏水中加入20份聚磷酸铵，在60℃下充分搅拌。
步骤二，将上述制备好的阻燃剂溶液放入浸渍罐中，并保持60℃恒温。将杨木木材置于浸渍罐中，浸泡在阻燃组合物中。
步骤三，对浸渍罐进行抽真空0.01MPa并保持2h。
步骤四，抽真空结束后，对浸渍罐进行加压至1.0 MPa并保压4h。
步骤五，卸至常压，排出阻燃组合物，将木材静置冷却至常温，得到阻燃木材。
对照组二
步骤一，选用聚磷酸铵为阻燃剂，在100份蒸馏水中加入12份磷酸（浓度为85%）和8份尿素，在60℃下充分搅拌。
步骤二，将上述制备好的阻燃剂溶液放入浸渍罐中，并保持60℃恒温。将杨木木材置于浸渍罐中，浸泡在阻燃组合物中。
步骤三，对浸渍罐进行抽真空0.01MPa并保持2h。
步骤四，抽真空结束后，对浸渍罐进行加压至1.0 MPa并保压4h。
步骤五，卸至常压，排出阻燃组合物，将木材静置冷却至常温，得到阻燃木材。
采用上述实施例中的阻燃木材进行检测，符合GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准中的B1级。
对上述实施例中的阻燃木材的阻燃特性和吸湿性进行评价。阻燃特性包括氧指数（%）和最大烟密度，吸湿特性包括吸湿含水率（%）和湿胀率（%）。其中，吸湿含水率（%）为绝干木材放置于65%相对湿度条件下的吸湿含水率；湿胀率（%）为绝干木材放置于65%相对湿度条件下的径向尺寸变化率。
检测结果如表1所示：
Figure 780987DEST_PATH_IMAGE002
由表1可知，经实施例1-3处理后的阻燃木材，其氧指数与最大烟密度较未处理木材有显著提高。此外，与对照组相比，实例例处理后的阻燃木材其吸湿含水率与湿胀率均有降低。说明实施例1-3所制备的阻燃木材不仅具有较好的阻燃效果，而且吸湿性低，尺寸稳定性高。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种阻燃组合物，其特征在于：成分为棕榈蜡100份，硼酸8-14份，聚磷酸铵50-70份，碳酸钙1-2份；所述份均以重量计。
2.一种阻燃组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将棕榈蜡加热至熔融状态；
在熔融状态的棕榈蜡中加入硼酸、聚磷酸铵和碳酸钙并进行混合，混合期间保持棕榈蜡的熔融状态直至混合结束，制得阻燃组合物。
3.根据权利要求2所述阻燃组合物的制备方法，其特征在于：采用超声波进行所述混合，混合时间为40-60min，超声振幅10-25%。
4.根据权利要求2所述阻燃组合物的制备方法，其特征在于：所述加热温度为80-95℃。
5.根据权利要求2所述阻燃组合物的制备方法，其特征在于：采用恒温保持棕榈蜡的熔融状态，所述恒温温度为加热温度。
6.一种制备阻燃木材的方法，采用权利要求1中所述阻燃组合物制得，其特征在于，包括以下步骤：
将木材放至浸渍罐内，对浸渍罐进行抽真空，抽真空的压力为0.01MPa，时间为0.5-1h；
抽真空结束后，将阻燃组合物放入浸渍罐，并保持恒温，所述恒温温度为80-95℃；
对浸渍罐进行加压，加压压力为0.9-1.1MPa，保压时间为2-4h；
将木材取出并冷却至常温，得到阻燃木材。
7.一种阻燃木材，其特征在于，采用权利要求6所述方法制备得到。
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