CN113146792B - 一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法 - Google Patents

一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，该方法解决了采用液体阻燃剂浸渍刨花，烘干过程能耗较高，增加刨花板成本，阻燃性能差；大量添加填充型阻燃剂造成力学性能下降，而增加施胶量，又会增加甲醛释放量，对人体健康和室内环境有害，环保性差等问题；本发明对磷‑氮系阻燃剂进行表面改性，然后把改性磷‑氮系阻燃剂、无机阻燃剂、锡基阻燃剂进行混合，制备成锡基复合阻燃剂；将锡基复合阻燃剂、脲醛树脂胶粘剂共同加入到刨花中，搅拌均匀后热压即得环保型锡基阻燃刨花板；本发明阻燃剂用量少，阻燃剂对胶的影响小，制备的刨花板阻燃性能和力学性能优异，安全环保，不会释放对人体健康和环境有害的气体。

Description

一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法
技术领域
本发明涉及家具板材技术领域，尤其涉及一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法。
背景技术
刨花板也叫颗粒板，将各种枝芽、小径木、速生木材、木屑等切削成一定规格的碎片，经过干燥，拌以胶料、硬化剂、防水剂等，在一定的温度压力下压制成的一种人造板。刨花板具有不易变形、表面平整、物理性能稳定等天然木材不具备的特点，且刨花板生产能耗小、成本低，对生产原材料质量要求低，力学性能优异，被广泛应用于家具、装修、建材等行业。然而由于刨花板所用原材料为木材或其他木质纤维素材料，容易燃烧，且燃烧过程产生较大烟气，因此刨花板在使用过程中的安全问题越来越受人们关注。
随着生活水平的不断提高，人们对居家环境的安全与健康要求越来越高，对家具板材的阻燃性与环保性有强制性要求。刨花板现在主要有两种阻燃技术：一是把阻燃剂浸渍到刨花上，干燥后获得具有阻燃特性的刨花原料；二是把大量填充型阻燃剂添加到刨花中来提高刨花板阻燃性。前者烘干过程能耗较高，增加阻燃剂成本；后者阻燃性能一般，且大量添加填充阻燃剂，因势必会恶化其力学性，需要增加施胶量来弥补力学性能，而现有刨花板多采用甲醛基胶粘剂，施胶量的增加又会增加易释放甲醛气体，对人体健康和室内环境有害，环保性差。因此，制备安全环保，阻燃性能优良的刨花板成为了发展的必然趋势。
锡基阻燃剂既具有阻燃作用又具有抑烟作用，同时无毒无害，是一种理想的阻燃增效剂，研究人员在探索合成新型高效阻燃剂的同时，也对阻燃效果好的阻燃剂进行复配，以达到降低阻燃剂用量，减少阻燃材料物理和机械性能的衰减程度，无机阻燃剂朝着超细、复合、多功能体系发展。
发明内容
本发明目的在于提供一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，解决目前普通刨花板燃烧过程烟气释放量大、阻燃刨花板成本高、阻燃效果差的不足和缺陷；单独使用磷-氮系阻燃剂不仅成本较高，而且对胶粘剂固化时间影响较大；单独使用无机阻燃剂，添加量过大，会恶化板材力学性，阻燃效果也不理想。如何降低阻燃剂添加量、提高阻燃性能、减少对板材力学性能的影响是阻燃刨花板研究的重点。本发明通过简单复配的方法，把改性磷-氮系阻燃剂、无机阻燃剂和锡阻燃剂通过一定比例复配成一种高效阻燃剂，具有添加量小、阻燃抑烟效果好、对板材力学性能影响小等特点。
本发明环保型锡基阻燃刨花板的制备方法如下：
（1）将磷-氮系阻燃剂分散于去离子水中，加入一定量改性助剂，超声至分散均匀，加入反应釜中，在180~240℃下反应4~8h，取出沉淀，用去离子水和乙二醇依次洗涤3~5次，洗涤后产物在90~105℃下干燥8~12h，即得改性磷-氮系阻燃剂；
所述磷-氮系阻燃剂为聚磷酸铵、偏磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵、磷酸胍、磷酸眯基脲、磷酸酯、磷酸三（丙烯酰氧基乙基）酯、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或几种；
所述改性助剂为三聚氰胺、C14~C18 脂肪酸、C14~C18 脂肪醇、乙烯氧化物、丙烯氧化的共聚物中的一种；
所述改性助剂添加量为磷-氮系阻燃剂质量的1~10%；
（2）把改性磷-氮系阻燃剂与无机阻燃剂、锡基阻燃剂在三维混料机中混合均匀，得到锡基复合阻燃剂；
所述锡基阻燃剂为锡基阻燃剂为羟基锡酸锌、锡酸锌、二氧化锡、偏锡酸、氧化亚锡中一种或几种；
所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锌、氧化铝、氧化镁中的一种或几种；
所述改性磷-氮系阻燃剂:无机阻燃剂:锡基阻燃剂的质量比为30~100:30~100:1~30；
（3）利用连续平压制造阻燃刨花板
干燥后的刨花由传送带传送至施胶装置，在传输途中，通过计量螺旋将步骤（2）锡基复合阻燃剂添加至刨花中，对添加了锡基复合阻燃剂的刨花在施胶装置中施加雾状脲醛树脂胶粘剂，将施胶后的刨花进行铺装，将铺装成型的板坯进行预压；预压后的板坯进行热压、冷却、裁边、砂光，得到环保型锡基阻燃刨花板。
所述锡基复合阻燃剂在刨花板表层中的添加量为表层刨花质量的8~12%，在刨花板芯层中的添加量为芯层刨花质量的6~10%。
用差热分析（DSC）检测锡基复合阻燃剂，结果显示该产物的阻燃作用温度；用扫描电镜观察锡基复合阻燃剂的形貌、大小。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）环保型锡基复合阻燃剂制备工艺简单，容易工业化；
（2）阻燃剂添加方式简单可行，不改变现有刨花板生产工艺；
（3）阻燃剂的添加，增加了阻燃性能，但对板材力学性能影响较小；
（4）阻燃刨花板达到难燃B1级，力学性能满足刨花板P2型要求。
附图说明
图1是实施例1所制备的环保锡基阻燃剂（DSC）图；
图2是实施例2所制备的环保锡基阻燃剂的扫描电镜（SEM）图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容，实施例中试剂如无特殊说明均为常规市售试剂或按常规方法制得的试剂。
实施例1：
（1）将100g聚磷酸铵阻燃剂分散于300g去离子水中，加入聚磷酸铵质量3%的改性助剂三聚氰胺，超声至分散均匀，放入反应釜中，在180℃反应8h；
（2）把步骤（1）制备的沉淀取出，用去离子水和乙二醇依次洗涤3次，洗涤后产物在95℃下干燥12h，即得改性聚磷酸铵阻燃剂；
（3）把步骤（2）制备的改性聚磷酸铵阻燃剂与氢氧化铝、锡酸锌（三者质量比为100:80:10）在三维混料机中混合30min，混合均匀，得到锡基复合阻燃剂；
（4）利用连续平压制造阻燃刨花板：干燥后的刨花由传送带传送至施胶装置，在传输途中，通过计量螺旋将步骤（3）锡基复合阻燃剂添加至刨花中，其中锡基复合阻燃剂表层添加量为8%（按表层刨花质量计），芯层添加量为10%（按芯层刨花质量计），对添加了阻燃剂的刨花在施胶装置中施加雾状胶粘剂（添加量为刨花质量的7-10%），将施胶后的刨花进行铺装，将铺装成型的板坯进行预压；预压后的板坯进行热压、冷却、裁边、砂光，得到环保型锡基阻燃刨花板；图1为本实施例锡基复合阻燃剂的DSC图谱，表明制备得到的产物的热解温度约为235℃，说明阻燃成分在较低的温度就开始反应，来保护基材。
本实施例制得的环保型锡基阻燃刨花板，氧指数为35.5，静曲强度为14.5MPa。
实施例2：
（1）将100g偏磷酸铵阻燃剂分散于400g去离子水中，加入偏磷酸铵质量5%的改性助剂C14~C18 脂肪酸，超声至分散均匀，放入反应釜中，在200℃反应6h；
（2）把步骤（1）制备的沉淀取出，用去离子水和乙二醇依次洗涤4次，洗涤后产物在100℃下干燥10h，即得改性偏磷酸铵阻燃剂；
（3）把步骤（2）改性偏磷酸铵阻燃剂与氢氧化镁、二氧化锡（三者质量比为100:60：15）在三维混料机中混合30min，混合均匀，得到锡基复合阻燃剂；
（4）利用连续平压制造阻燃刨花板：干燥后的刨花由传送带传送至施胶装置，在传输途中，通过计量螺旋将步骤（3）锡基复合阻燃剂添加至刨花中，其中锡基复合阻燃剂表层添加量为10%（按表层刨花质量计算），芯层添加量为8%（按芯层刨花质量计算），对添加了阻燃剂的刨花在施胶装置中施加雾状胶粘剂（添加量为刨花质量的7-10%），将施胶后的刨花进行铺装，将铺装成型的板坯进行预压；预压后的板坯进行热压、冷却、裁边、砂光，得到环保型锡基阻燃刨花板；本实施例制得的锡基复合阻燃剂的微观形貌图见图2，分散良好，粒径小于10微米；
本实施例制得的环保型锡基阻燃刨花板，氧指数为36.0，静曲强度为14.2MPa。
实施例3：
（1）将100g磷酸二氢铵阻燃剂分散于500g去离子水中，加入磷酸二氢铵质量8%改性助剂C14~C18 脂肪醇，超声至分散均匀，放入反应釜中，在220℃反应4h；
（2）把步骤（1）制备的沉淀取出，用去离子水和乙二醇依次洗涤5次，洗涤后产物在105℃下干燥8h，即得改性磷酸二氢铵阻燃剂；
（3）把步骤（2）改性磷酸二氢铵阻燃剂与氢氧化锌、氧化亚锡三者重量比例为100:40:20）在三维混料机中混合30min，混合均匀，得到锡基复合阻燃剂；
（4）利用连续平压制造阻燃刨花板：干燥后的刨花由传送带传送至施胶装置，在传输途中，通过计量螺旋将步骤（3）锡基复合阻燃剂添加至刨花中，其中锡基复合阻燃剂表层添加量为12%（按表层刨花质量计算），芯层添加量为6%（按芯层刨花质量计算），对添加了阻燃剂的刨花在施胶装置中施加雾状胶粘剂（添加量为刨花质量的7-10%），将施胶后的刨花进行铺装，将铺装成型的板坯进行预压；预压后的板坯进行热压、冷却、裁边、砂光，得到环保型锡基阻燃刨花板。
本实施例制得的环保型锡基阻燃刨花板，其阻燃性能达到国标GBT39032-2020中的B1级（检测结果如下表所示）；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。

Claims (6)

1.一种环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将磷-氮系阻燃剂分散于去离子水中，加入改性助剂，超声至分散均匀，加入反应釜中，在180~240℃反应4~8h，取出沉淀，用去离子水和乙二醇依次洗涤3~5次，洗涤后产物在90~105℃下干燥8~12h，即得改性磷-氮系阻燃剂；
（2）把改性磷-氮系阻燃剂与无机阻燃剂、锡基阻燃剂在三维混料机中混合均匀，得到锡基复合阻燃剂；
（3）利用连续平压制造阻燃刨花板
干燥后的刨花由传送带传送至施胶装置，在传输途中，通过计量螺旋将步骤（2）锡基复合阻燃剂添加至刨花中，对添加了锡基复合阻燃剂的刨花在施胶装置中施加雾状脲醛树脂胶粘剂，将施胶后的刨花进行铺装，将铺装成型的板坯进行预压；预压后的板坯进行热压、冷却、裁边、砂光，得到环保型锡基阻燃刨花板；
所述磷-氮系阻燃剂为聚磷酸铵、偏磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵、磷酸胍、磷酸眯基脲、磷酸酯、磷酸三（丙烯酰氧基乙基）酯、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或几种；
所述改性助剂为三聚氰胺、C14~C18 脂肪酸、C14~C18 脂肪醇、乙烯氧化物、丙烯氧化物的共聚物中的一种。
2.根据权利要求1所述的环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，其特征在于：改性助剂添加量为磷-氮系阻燃剂质量的1~10%。
3.根据权利要求1所述的环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，其特征在于：锡基阻燃剂为羟基锡酸锌、锡酸锌、二氧化锡、偏锡酸、氧化亚锡中一种或几种。
4.根据权利要求1所述的环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，其特征在于：无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锌、氧化铝、氧化镁中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，其特征在于：改性磷-氮系阻燃剂:无机阻燃剂:锡基阻燃剂的质量比为30~100:30~100:1~30。
6.根据权利要求1所述的环保型锡基阻燃刨花板的制备方法，其特征在于：锡基复合阻燃剂在刨花板表层中的添加量为表层刨花质量的8~12%，在刨花板芯层中的添加量为芯层刨花质量的6~10%。
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