一种水性植物秸秆防火乳液及其应用的制作方法

本发明属于防火阻燃技术领域，具体涉及一种水性植物秸秆防火乳液及其应用。

背景技术：

我国每年有8亿吨的农作物秸秆产生，每年因禁止秸秆露天焚烧，政府投入大量人力。为了“秸秆”的综合利用，国家财政每年拨出大量财力。我国秸秆利用的现状是牲畜饲料、有机肥料、焚烧发电、机制纤维板等。除了牲畜饲料用，其他项目的利用均需投入大量人力与物力，投资专用设备，利用价值不高，因此对8亿吨的农作物秸秆的利用率甚微。

2015年9月，工信部和住建部印发了《促进综合建材生产和应用的行动方案》，通知中提出“大力发展生物质建材”。方案旨在鼓励和促进木材加工和保护产业发展，支持利用农作物秸秆、竹纤维、木屑等发展生物质建材。农作物秸秆具有低导热高保温的天然性能，是适合做“生物质建材”的生物质材料。但秸秆易燃烧、易腐烂、易被虫蚁侵食等严重缺陷，又严重阻碍了秸秆转化为生物质建材应用。

要大量利用农作物秸秆这类生物质材料生产生物质建材，首要任务是解决秸秆不防火、不防腐、不防虫的缺陷，让秸秆遇火不燃烧，遇潮不霉腐、虫蚁不食。其次要低成本高价值利用秸秆，让秸秆大量应用在建筑的防火保温墙体及屋面等围护结构的填充层。由此发明一种让秸秆既能防火又能防腐防虫，即让秸秆有“三防”性能的新材料。这种新材料不仅要求价廉，还要有大量的既成工业产品的原料可供生产这种新材料，才能满足采用秸秆生产生物质建材的基本要求。

现有技术中，对植物秸秆的防火阻燃处理一般采用表面涂敷法和浸渍法两种，该两种方法所使用的阻燃剂多为无机阻燃剂，″三防”效果不高，且价格较高，一直得不到行业内的认可，更谈不上实施，因此，市场上至今未出现防火效果佳、成本低的阻燃防火植物秸秆。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种水性植物秸秆防火乳液。

本发明的另一目的在于提供上述水性植物秸秆防火乳液的制备方法。

本发明的再一目的在于提供用上述水性植物秸秆防火乳液的使用方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种水性植物秸秆防火乳液，由如下重量份的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂10～15重量份、硼酸钠2～5重量份、碱式碳酸锌0.5～1重量份、氟硅酸钠5～10重量份、偏铝酸钠3～5重量份、水性膨润土10～15重量份、水性松香乳液1～3重量份、三乙醇胺0.5～1重量份、植酸3～5重量份、聚乙烯醇3～5重量份、聚硅氧烷乳液0.5～1.5重量份、防霉剂0.01～0.1重量份和水适量。

在本发明的一个优选实施方案中，由如下重量百分比的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂10～15％、硼酸钠2～5％、碱式碳酸锌0.5～1％、氟硅酸钠5～10％、偏铝酸钠3～5％、水性膨润土10～15％、水性松香乳液1～3％、三乙醇胺0.5～1％、植酸3～5％、聚乙烯醇3～5％、聚硅氧烷乳液0.5～1.5％和防霉剂0.01～0.1％，余量为水。

进一步优选的，由如下重量百分比的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂14.2％、硼酸钠3.7％、碱式碳酸锌0.75％、氟硅酸钠8.7％、偏铝酸钠4.2％、水性膨润土13.8％、、水性松香乳液1.3％、三乙醇胺0.75％、植酸4.2％、聚乙烯醇3.3％、聚硅氧烷乳液1.25％和防霉剂0.08％，余量为水。

进一步优选的，由如下重量百分比的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂10.2％、硼酸钠2.7％、碱式碳酸锌0.75％、氟硅酸钠6.7％、偏铝酸钠4.2％、水性膨润土13.8％、、水性松香乳液1.3％、三乙醇胺0.75％、植酸4.2％、聚乙烯醇3.3％、聚硅氧烷乳液1.25％和防霉剂0.08％，余量为水。

进一步优选的，由如下重量百分比的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂10.2％、硼酸钠2.7％、碱式碳酸锌0.75％、氟硅酸钠8.7％、偏铝酸钠4.8％、水性膨润土14.8％、、水性松香乳液2.8％、三乙醇胺0.75％、植酸4.2％、聚乙烯醇4.7％、聚硅氧烷乳液1.5％和防霉剂0.08％，余量为水。

上述水性植物秸秆防火乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取各原料组分；

(2)在水中依次加入氟硅酸钠、偏铝酸钠、水性膨润土、水性磷氮聚酯阻燃剂、硼酸钠、碱式碳酸锌、水性松香乳液和聚硅氧烷乳液、聚乙烯醇、三乙醇胺、植酸，升温至40～60℃，保温并充分搅拌2～3h，最后加入防霉剂，即得所述植物秸秆防火乳液。

用上述水性植物秸秆防火乳液处理植物秸秆的方法之一，包括如下步骤：

(1)将制备的水性植物秸秆防火乳液直接均匀的喷涂在植物秸秆表面一遍；

(2)待步骤(1)喷涂的水性植物秸秆防火乳液干1～2h以后再喷涂上述水性植物秸秆防火乳液1～2遍，每遍的喷涂量在0.8～1.0kg/m²；

(3)将步骤(2)所得的物料完全晾干，即成。

用上述水性植物秸秆防火乳液处理植物秸秆的方法之二，直接将植物秸秆浸泡在所述水性植物秸秆防火乳液中，浸泡10～20min，完全晾干后，即成。

本发明的有益效果是：

1、本发明的水性植物秸秆防火乳液具有良好的阻燃、防腐、防霉、防白蚂蚁的多重功效。

2、本发明的水性植物秸秆防火乳液的原料含聚硅氧烷乳液，该聚硅氧烷乳液能够对该水性植物秸秆防火乳液实现网状覆盖，避免了传统阻燃剂析出、流失的问题；

3、本发明的用上述水性植物秸秆防火乳液处理植物秸秆的方法，方便有效，成本较低，可将植物秸秆中硅元素有效的转化成有机硅阻燃成分，在遇火高温烧炙时，能迅速与防火乳液的其他组分物质聚合成硅结晶泡沫层，从而达到阻火隔热作用。

附图说明

图1为本发明实施例1至3所得的防火植物秸秆的燃烧性能结果图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

制备水性植物秸秆防火乳液：

(1)按如下重量比称取各原料组分：水性磷氮聚酯阻燃剂YN-114.2％、硼酸钠3.7％、碱式碳酸锌0.75％、氟硅酸钠8.7％、偏铝酸钠4.2％、水性膨润土13.8％、、水性松香乳液1.3％、三乙醇胺0.75％、植酸4.2％、聚乙烯醇3.3％、聚硅氧烷乳液1.25％和防霉剂0.08％，余量为水；

(2)在水中依次加入氟硅酸钠、偏铝酸钠、水性膨润土、水性磷氮聚酯阻燃剂、硼酸钠、碱式碳酸锌、水性松香乳液和聚硅氧烷乳液、聚乙烯醇、三乙醇胺、植酸，升温至60℃，保温并充分搅拌2h，最后加入防霉剂，即得所述水性植物秸秆防火乳液。

用上述水性植物秸秆防火乳液处理植物秸秆：

(1)将制备的水性植物秸秆防火乳液直接均匀的喷涂在植物秸秆表面一遍；

(2)待步骤(1)喷涂的水性植物秸秆防火乳液干1～2h以后再喷涂上述水性植物秸秆防火乳液1～2遍，每遍的喷涂量在0.8～1.0kg/m2；

(3)将步骤(2)所得的物料完全晾干，即得防火植物秸秆。

实施例2

制备水性植物秸秆防火乳液：

(1)按如下重量比称取各原料组分：水性磷氮聚酯阻燃剂YN-110.2％、硼酸钠2.7％、碱式碳酸锌0.75％、氟硅酸钠6.7％、偏铝酸钠4.2％、水性膨润土13.8％、、水性松香乳液1.3％、三乙醇胺0.75％、植酸4.2％、聚乙烯醇3.3％、聚硅氧烷乳液1.25％和防霉剂0.08％，余量为水；

(2)在水中依次加入氟硅酸钠、偏铝酸钠、水性膨润土、水性磷氮聚酯阻燃剂、硼酸钠、碱式碳酸锌、水性松香乳液和聚硅氧烷乳液、聚乙烯醇、三乙醇胺、植酸，升温至40℃，保温并充分搅拌3h，最后加入防霉剂，即得所述水性植物秸秆防火乳液。

用上述水性植物秸秆防火乳液处理植物秸秆：

直接将植物秸秆浸泡在所述水性植物秸秆防火乳液中，浸泡10～20min，完全晾干后，即得防火植物秸秆。

实施例3

制备水性植物秸秆防火乳液：

(1)按如下重量比称取各原料组分：水性磷氮聚酯阻燃剂YN-110.2％、硼酸钠2.7％、碱式碳酸锌0.75％、氟硅酸钠8.7％、偏铝酸钠4.8％、水性膨润土14.8％、、水性松香乳液2.8％、三乙醇胺0.75％、植酸4.2％、聚乙烯醇4.7％、聚硅氧烷乳液1.5％和防霉剂0.08％，余量为水；

(2)在水中依次加入氟硅酸钠、偏铝酸钠、水性膨润土、水性磷氮聚酯阻燃剂、硼酸钠、碱式碳酸锌、水性松香乳液和聚硅氧烷乳液、聚乙烯醇、三乙醇胺、植酸，升温至50℃，保温并充分搅拌1.5h，最后加入防霉剂，即得所述水性植物秸秆防火乳液。

用上述水性植物秸秆防火乳液处理植物秸秆：

(1)将制备的水性植物秸秆防火乳液直接均匀的喷涂在植物秸秆表面一遍；

(2)待步骤(1)喷涂的水性植物秸秆防火乳液干1～2h以后再喷涂上述水性植物秸秆防火乳液1～2遍，每遍的喷涂量在0.8～1.0kg/m²；

(3)将步骤(2)所得的物料完全晾干，即得防火植物秸秆。

上述各实施例所得的防火植物秸秆在1000℃的火焰燃烧下，不燃不冒烟，不成灰而成“釉”，具体如图1中所示，左侧植物秸秆为未经处理的，右侧为经过植物秸秆防火液浸泡防火处理的植物秸秆。图a、b为经过1000℃火焰枪燃烧的初始阶段。图c、d为经过燃烧15s和30s的情况，可以看出未经处理的植物秸秆已经逐渐燃烧，而经过植物秸秆防火液处理的植物秸秆形状依然完好无损。图e、f为经过45s燃烧后的结果，从图可以看出未经处理的植物秸秆45s燃烧殆尽，经过植物秸秆防火液处理的植物秸秆形状如初，表面形成一层坚固“釉”对植物秸秆起到良好的隔热、挡火效果。

将上述各实施例所得的防火植物秸秆送“广东省昆虫研究所”进行防白蚁检测，室内白蚁测试8周结果表明：上述防火植物秸秆能够有效防白蚁，检测结果如下表所示：

本领域普通技术人员可知，本发明的技术方案在下述范围内变化时，仍然能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果，仍然属于本发明的保护范围：

一种水性植物秸秆防火乳液，由如下重量份的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂10～15重量份、硼酸钠2～5重量份、碱式碳酸锌0.5～1重量份、氟硅酸钠5～10重量份、偏铝酸钠3～5重量份、水性膨润土10～15重量份、水性松香乳液1～3重量份、三乙醇胺0.5～1重量份、植酸3～5重量份、聚乙烯醇3～5重量份、聚硅氧烷乳液0.5～1.5重量份、防霉剂0.01～0.1重量份和水适量。

在本发明的一个优选实施方案中，由如下重量百分比的原料组分制成：水性磷氮聚酯阻燃剂10～15％、硼酸钠2～5％、碱式碳酸锌0.5～1％、氟硅酸钠5～10％、偏铝酸钠3～5％、水性膨润土10～15％、水性松香乳液1～3％、三乙醇胺0.5～1％、植酸3～5％、聚乙烯醇3～5％、聚硅氧烷乳液0.5～1.5％和防霉剂0.01～0.1％，余量为水。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。