一种自阻燃防火疏水木板的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，先把木板在碱溶液中浸泡进行预处理，再用水清洗，得到预处理好的木板；然后将预处理好的木板浸渍在液体阻燃剂中处理；最后将浸渍好的木板提拉后采用红外加热的方式进行固化即可。本发明制得的防火疏水木板具有自阻燃作用，有效的解决了木板易燃烧、易被虫蛀、易腐蚀的缺陷，克服了一般的阻燃型木板阻燃型不佳，防火性差的缺点；本发明所涉及的一种具有自阻燃作用的防火木板可应用于需要防火、阻燃功能的木地板、木质家具等领域，具有防火阻燃性能好、防虫蛀、防腐蚀等优点。
【专利说明】一种自阻燃防火疏水木板的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有自阻燃作用的防火木板，尤其是一种在木板内部纤维素空腔 孔道中形成具有阻燃作用的类似二氧化硅的三维交联网络结构的阻燃成分，属于木材防火 阻燃领域。
【背景技术】
[0002] 木质材料是一种性能优良的天然高分子材料，特别是以其天然材料所具有的优势 及天然、美丽的纹理在建筑装饰领域倍受青睐，也是人类不可缺少的家居用材料。近年来， 随着人民生活的逐步改善，建筑装饰用木材的消耗量呈逐年上升趋势，同时也增加了火灾 的隐患。木质材料虽然是一种易燃性的材料，但利用阻燃技术，却可使其应用领域更加广 泛，使得建筑装饰用木材的防火安全性大为提高。因此，对木质材料的阻燃处理具有重要的 社会效益与经济效益。研究和开发适合我国国情的木质材料阻燃剂和木质材料阻燃技术是 当前科学研究的重要任务之一。
[0003] 目前对于木质材料阻燃剂主要有无机、有机以及树脂类材料，且由于装饰材料的 快速发展而发展迅速，但同时由于木质材料由于具有其自身的特点，阻燃木质材料不仅要 具有阻燃性能，而目还应该基本保留木材原有的纤维纹理特性，因此对于用于木质材料助 燃剂必须具有不燃、阻燃以及透明的特性。无机阻燃剂是使用最早的木材阻燃剂，具有价 格低廉、阻燃性好、经过其处理的制品燃烧时释放烟和有毒气体少的优点，但有存在吸湿性 大、易流失的缺点，在高湿度条件下易于析出而带出环境，降低使用寿命，同时对木质材料 的强度影响较大，因此目前发展缓慢；Carmen Branca等人分别用磷酸氢二铵和硫酸铵作阻 燃剂，木材的阻燃性能得到了有效的提高，Ergun Baysal等人研究用三聚氰胺甲醛树脂与 硼砂、硼酸组成的复合阻燃剂处理的欧洲赤松具有较高的氧指数和成碳率，同时抗吸湿性 得到有效提高；专利无机型木材阻燃防腐剂（CN 1060486A)采用可溶性锌盐、卤化物以及 铵盐等配合硼酸盐制备无机型木材阻燃剂，专利木材阻燃剂的合成方法（CN 97118353.8) 合成由脒基脲磷酸盐与硼酸混合配制得阻燃剂，具有良好的阻燃性，但可溶性无机物难以 保持长久；采用无机阻燃剂作为阻燃成份，通过无机阻燃剂的作用提高其成碳等阻燃特性， 但都存在在高湿度条件下，无机组份的迁移问题。有机阻燃剂出现较晚但发展较快，有机阻 燃剂的主流是含磷、氮和硼元素的多元复合体系。主要以尿素、双氰胺、甲醛、三聚氰胺等氨 基化合物的羟甲基化为特点的有机氮磷或有机氮磷硼阻燃体系和近年来研究开发的一些 抗流失、不严重影响木材物理力学性能的有机阻燃剂。新型的有机木材阻燃剂是无甲醛释 放、低迁移、低吸湿的高效阻燃剂。采用分子量较大的含氮有机化合物与磷酸生成的低吸 湿性磷酸盐作为阻燃元素磷和氮的载体，再与硼化合物组成磷氮硼高效阻燃体系。论文高 明等人研究了羟甲基化磷酸眯基脲，羟甲基化磷酸三聚氰胺，含羟甲基化磷酸眯基脲和羟 甲基化磷酸脲的混合物阻燃处理落叶松。但有机类阻燃剂存在添加量大，且在木材中渗透 性不够，在燃烧过程中产生大量的有毒气体以及污染物，因此开发低烟高成碳阻燃剂具有 重要的意义。树脂型木材阻燃剂，由于在组份中加入低聚合度合成树脂，浸渍木材后，在干 燥的过程中树脂固化，改善阻燃剂的抗流失、迁移和吸湿性。树脂型阻燃剂抗流失、抗迁移 和抗吸湿，对木材强度影响小，耐腐蚀。M. GAO等人采用甲醛、尿素、三聚氰胺、双氰胺、磷酸 等，分别合成了 5种不同的胺基树脂和磷酸改性胺基树脂，并将其用于白店松的阴燃处理， 处理后具有明显的成碳与低烟的特性，但树脂本身使用过程中发黄，且具有一定颜色，同时 在木材中渗透性较差，尤其是对于厚度较大的木材效果较差，尤其是内部中心层与外层差 异大。
[0004] 有机硅化合物具有无机Si-0-Si组份和有机C-H组份，因此化合物本身具有优异 的无机一有机杂化材料特性，分子中Si-o共价键的键长为0. 163nm，键能为425kJ/mol，大 于一般有机物中 C-C(0. 144nm，345kJ/mol)和 C-0(0. 140nm、351kJ/mol)，而具有优异的耐 高低温、耐候、耐化学腐蚀等性能。同时有机硅材料其高温分解残留物主要为固体二氧化 碳，发量烟少，同时有机硅材料本身优异的低表面张力特性，对材料具有优异的渗透性，同 时有机硅材料本身在酸性或者碱性条件下水解，形成可交联的聚硅氧烷烷，具有优异的耐 高温、阻燃、低烟且防腐、耐候耐化学品特性；因此本发明采用低分子量的硅氧烷为阻燃剂 原料，通过硅氧烷水解初步缩合形成阻燃剂前驱体，并采用可溶溶剂，以提高阻燃剂对木材 的渗透性能，有利于木材内外部阻燃剂的渗透，并采用红外加热的方法，对浸渍好的木材进 行固化，已达到木材内外部固化的一致性，降低木材的固化的翘曲现象，本发明通过在木板 内部纤维素空腔孔道中形成具有阻燃作用的类似二氧化硅的三维交联网络结构的阻燃成 分，以提高木材的阻燃性同时，较低材料的发烟特性，所制备的方法具有简便、经济、高效可 行，且木板具有优异的阻燃性能，可广泛用于装饰、户外结构件等木材的阻燃防腐处理。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的是目前市场上木板防火性能不佳，只注重表层防火性，自阻燃 性效果差的问题。
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征 在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤1):木板预处理：先把木板在温度为20?80°C、重量浓度为5%?60%的碱 溶液中浸泡1?24h进行预处理，浸泡后再用水清洗2?5次，得到预处理好的木板；
[0008] 步骤2):浸渍：将预处理好的木板浸渍在液体阻燃剂中处理2?6h，浸渍温度为 35 ?60。。；
[0009] 步骤3):固化：浸渍好的木板提拉后采用红外加热的方式进行固化5?60min，得 到自阻燃防火木板。
[0010] 优选地，所述的液体阻燃剂，其原料由以下以重量百分比计的组分组成：
[0011] 含硅氧烷类化合物5?30 %，
[0012] 催化剂 0.1?1%。
[0013] 溶剂 余量。
[0014] 优选地，所述含硅氧烷类化合物的结构式为
【权利要求】
1. 一种自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1):木板预处理：先把木板在温度为20?80°C、重量浓度为5%?60%的碱溶液 中浸泡1?24h进行预处理，浸泡后再用水清洗2?5次，得到预处理好的木板； 步骤2):浸渍：将预处理好的木板浸渍在液体阻燃剂中处理2?6h，浸渍温度为35? 60 °C ； 步骤3):固化：浸渍好的木板提拉后采用红外加热的方式进行固化5?60min，得到自 阻燃防火木板。
2. 如权利要求1所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，所述的液体阻 燃剂，其原料由以下以重量百分比计的组分组成： 含硅氧烷类化合物5?30%， 催化剂 0. 1?1 %。 溶剂 余量。
3. 如权利要求2所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，所述含硅氧烷
类化合物的结构式为 其中&为-CH3、-CH2CH3、-C 6H5和氨丙基官能团中的任意 9 一种；R2为-ch3或-ch2ch3官能团。
4. 如权利要求2所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，所述溶剂为异 丙醇和水的混合物，异丙醇和水的体积比为1 : 0.25?1 : 1.5。
5. 如权利要求2所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，所述催化剂为 酸性催化剂或者碱性催化剂。
6. 如权利要求5所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，所述酸性催化 齐U为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸和乙酸中的任意一种。
7. 如权利要求5所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于，所述碱性催化 剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
8. 如权利要求2-7中任意一种所述的自阻燃防火疏水木板的制备方法，其特征在于， 所述液体阻燃剂的制备方法为：将原料按比例混合后，再在20?60°C进行混合5?30min。
【文档编号】B27K3/50GK104085004SQ201410311963
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】江振林, 王朝生, 王华平, 季诚昌 申请人:东华大学