一种复配木材阻燃剂的制作方法

[0001]
本发明涉及木材阻燃剂领域，具体涉及一种复配木材阻燃剂。


背景技术：

[0002]
木材是四大建材(钢筋、混凝土、塑料、木材)之一，具有天然的纹理，给人以美的感受，它无毒、无害，是公认的可再生的绿色环保材料。木材及其制品以其天然材料所特有的魅力备受人们的青睐，质地优良、造型美观的木家具、木门窗、木地板及各种木材制品进入千家万户，美化了生活，提高了品位，逐渐成为人们追求的时尚，使市场对木材的需求量呈逐年上升趋势。但木材也是一种容易燃烧并具有火灾隐患的材料。为此，必须对木质材料进行阻燃处理，以减少火灾的隐患。
[0003]
木质材料主要是由纤维素、半纤维素、木质素及抽提物等组成。由于木材纤维素、半纤维素和木质素都属于高分子化合物，因而木材是一种高分子复合体，既能发生交联反应又可进行热降解反应，还可以进行酯化、醚化、氧化、卤代反应。
[0004]
当木材接触火时，首先析出水分；当温度在110℃时，木材蒸发出少量树脂；当温度达到130℃时，木材中的纤维素分解，产生不燃气体和水蒸气；当温度达到220-250℃时，木材开始变色并炭化，主要产物为h2、co和烃类物质；当温度达到300℃以上，发生剧烈的热分解，析出大量可燃气体，使木材开始燃烧；400-600℃时，木材成分完全分解，燃烧更为炽烈。木材燃烧产生的最高温度可达1150-1200℃。
[0005]
木材阻燃剂多种多样，分类方法也很多。按化合物的类型可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。有机阻燃剂因其燃烧时放出大量有毒气体且价格昂贵，而不提倡使用；使用最广的无机阻燃剂，具有来源广泛、价格低、无毒环保等优点，但其抗流失性能有待改善。
[0006]
木材由于自身特性造成其容易燃烧和引发浓烟等，因此需要对木材进行阻燃、抑烟处理，以降低火灾隐患。有的木材阻燃剂在燃烧时会伴随有浓密的烟雾，污染环境和人体健康。
[0007]
申请号为200810036181.8的发明专利公开了木材阻燃剂及木材单板阻燃处理工艺，采用原料为硼砂8-12％、硼酸8-12％、双氰胺8-12％、磷酸氢二铵33-38％、硫酸铵33-38％的木材阻燃剂，可使木材具有一定的阻燃性能，但是该阻燃剂的原料中含有硫酸铵，会导致燃烧过程中有毒气体的产量增多。
[0008]
申请号为201910004592.7的发明专利申请公开了一种复合木材阻燃剂，采用原料为聚磷酸铵、双氰胺、硼酸、磷酸、水性硅油、季戊四醇、三乙醇胺、硼砂、钼酸钠、十二烷基苯磺酸钠的木材阻燃剂，其原料复杂，阻燃和抑烟效果均不是很理想。
[0009]
申请号为200910302388.x的发明专利公开了一种阻燃剂、阻燃纤维板及其制造方法，该阻燃剂包括含磷、氮、硼、胺、金属、硅、醛的化合物，其原料复杂，且原料中含有醛类化合物，燃烧过程中会产生甲醛等有毒气体，污染环境和人体健康。


技术实现要素：

[0010]
本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种复配木材阻燃剂，解决阻燃剂有毒、导致浓烟等问题，吸湿性低，渗透性强，制备简单，且可使木材达到防火性能的木材阻燃剂。
[0011]
本发明通过以下技术方案实现：
[0012]
一种复配木材阻燃剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺15-23％、硼酸11-16％、三乙醇胺2-4％、磷酸氢二铵35-45％、硼酸锌12-16％、氢氧化镁3-7％(技术方案1)。
[0013]
优选地，所述阻燃剂按重量百分比由以下组分组成：双氰胺18-22％、硼酸13-15％、三乙醇胺2-4％、磷酸氢二铵42-44％、硼酸锌13-16％、氢氧化镁5-7％(技术方案2)。
[0014]
优选地，所述阻燃剂按重量百分比由以下组分组成：双氰胺20％、硼酸14％、三乙醇胺3％、磷酸氢二铵43％。硼酸锌14％，氢氧化镁6％(技术方案3)。
[0015]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0016]
本发明的另一个目的是提供一种木材单板阻燃处理工艺，包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内；b、按照技术方案1-3任一个配比配成阻燃剂，溶于水制成15-25％溶液，注入处理罐内，50-70℃浸渍3-9h；即可获得阻燃木材单板。
[0017]
优选地，木材单板阻燃处理工艺包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内；b、按照技术方案1-3任一个配比配成阻燃剂，溶于水制成25％溶液，注入处理罐内，70℃浸渍3h；即可获得阻燃木材单板。
[0018]
本发明的另一个目的是提供一种加压处理的木材单板阻燃处理工艺，包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内，处理罐内抽成真空度为0.09-0.1mpa，保持15-30分钟；b、按照技术方案1-3任一个配比配成阻燃剂，溶于水制成15-25％溶液，注入处理罐内，于0.18-0.25mpa压力下保持50-70分钟，排出溶液；c、将处理罐内抽成真空度为0.09-0.1mpa，保持20-30分钟；即可获得阻燃木材单板。
[0019]
优选地，木材单板阻燃处理工艺包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内，将处理罐内抽成真空度为0.1mpa，保持30分钟；b、按照技术方案1-3任一个配比配成阻燃剂，溶于水制成25％溶液，注入处理罐内，于0.2mpa压力下保持50分钟，排出溶液；c、将处理罐内抽成真空度为0.1mpa，保持20分钟；即可获得阻燃木材单板。
[0020]
所述木材单板厚度为0.55-6.00mm。
[0021]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0022]
(1)本复配木材阻燃剂将多种组分进行多元复配制备，各组分之间具有协同效果，分解吸热，吸湿性低，渗透性强，对木材的阻燃抑烟效果好。
[0023]
(2)本发明中的木材阻燃剂，制备容易，经本发明中的木材阻燃剂处理的单板，其阻燃性能可达到国家标准(gb 8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级)要求。
具体实施方式
[0024]
以下结合实施例详细说明本发明的技术方案，但不限于本发明。
[0025]
实验例1处理液浓度、浸渍时间及处理液温度的选择
[0026]
1、实验目的：选取处理液浓度(5％、15％、25％)、浸渍时间(3h、6h、9h)和处理液温
度(30℃、50℃、70℃)，进行正交试验，比较单板的载药率和氧指数，选择最优的浸渍处理工艺。
[0027]
阻燃剂来源：asd阻燃剂(上海大不同木业科技有限公司)、氮磷系阻燃剂
--
氮磷无卤阻燃剂(河南森远科技有限公司)、实施例1所述复配阻燃剂。
[0028]
2、实验步骤：
[0029]
a、将木材单板放置于处理罐内；
[0030]
b、将上述阻燃剂溶于水制成15-25％溶液，将溶液注入处理罐内，50-70℃浸渍3-9h；即可获得阻燃木材单板。
[0031]
3、实验结果
[0032]
表1正交试验载药率及氧指数直观比较
[0033][0034][0035]
由表1可知，影响单板载药率和氧指数的主次顺序是处理液浓度、处理液温度、浸渍时间。
[0036]
处理液浓度为25％、浸渍时间为3h及处理液温度为70℃时，单板载药率最高。处理液浓度为25％时，单板的载药率均能达到10％以上，优于氮磷无卤阻燃剂，略低于asd阻燃剂。
[0037]
处理液浓度为25％、浸渍时间为3h及处理液温度为70℃时，单板氧指数含量最高，达到57.8％，可以达到b1级板的要求。处理液浓度为25％时，单板的氧指数均能达到50％以上；处理液浓度为15％时，单板的氧指数均能达到40％以上。效果优于氮磷无卤阻燃剂和asd阻燃剂。
[0038]
实施例1
[0039]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺20％、硼酸14％、三乙醇胺3％、磷酸氢二铵43％、硼酸锌14％、氢氧化镁6％。
[0040]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0041]
实施例2
[0042]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺19％、硼酸16％、三乙醇胺2％、磷酸氢二铵45％、硼酸锌15％、氢氧化镁3％。
[0043]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0044]
实施例3
[0045]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺21％、硼酸15％、三乙醇胺4％、磷酸氢二铵40％、硼酸锌15％、氢氧化镁5％。
[0046]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0047]
实施例4
[0048]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺23％、硼酸11％、三乙醇胺3％、磷酸氢二铵43％、硼酸锌14％、氢氧化镁6％。
[0049]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0050]
实施例5
[0051]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺18％、硼酸14％、三乙醇胺3％、磷酸氢二铵43％、硼酸锌15％、氢氧化镁7％。
[0052]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0053]
实施例6
[0054]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺23％、硼酸14％、三乙醇胺4％、磷酸氢二铵40％、硼酸锌12％、氢氧化镁7％。
[0055]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0056]
实施例7
[0057]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺17％、硼酸14％、三乙醇胺3％、磷酸氢二铵44％、硼酸锌16％、氢氧化镁6％。
[0058]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0059]
实施例8
[0060]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺22％、硼酸16％、三乙醇胺4％、磷酸氢二铵35％、硼酸锌16％、氢氧化镁7％。
[0061]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0062]
实施例9
[0063]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：双氰胺15％、硼酸16％、三乙醇胺4％、磷酸氢二铵42％、硼酸锌16％、氢氧化镁7％。
[0064]
将各组分按照配比混合均匀，即可制成复配木材阻燃剂。
[0065]
实施例10
[0066]
木材单板阻燃处理工艺，包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内；b、将实施例1制备的复配木材阻燃剂溶于水制成25％溶液，注入处理罐内，70℃浸渍3h；即可获得阻燃木材单板。
[0067]
实施例11
[0068]
木材单板阻燃处理工艺，包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内；b、将实施例2制备的复配木材阻燃剂溶于水制成15％溶液，注入处理罐内，50℃浸渍9h；即可获得阻燃木材单板。
[0069]
实施例12
[0070]
木材单板阻燃处理工艺，包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内；b、将实施例3制备的复配木材阻燃剂溶于水制成20％溶液，注入处理罐内，60℃浸渍6h；即可获得阻燃木材单板。
[0071]
实施例13
[0072]
木材单板阻燃处理工艺，包括以下步骤：a、将木材单板放置于处理罐内，将处理罐内抽成真空度为0.1mpa，保持30分钟；b、将实施例4制备的复配木材阻燃剂溶于水制成25％溶液，注入处理罐内，于0.2mpa压力下保持50分钟，排出溶液；c、将处理罐内抽成真空度为0.1mpa，保持20分钟；即可获得阻燃木材单板。
[0073]
对比例1
[0074]
一种木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：硼砂8％、硼酸12％、双氰胺12％、磷酸氢二铵33％、硫酸铵35％。
[0075]
将各组分按照配比混合均匀，制成木材阻燃剂。
[0076]
对比例2
[0077]
一种复配木材阻燃剂，按重量百分比由以下组分组成：硼砂20％、双氰胺12％、磷酸氢二铵33％、三乙醇胺35％。
[0078]
将各组分按照配比混合均匀，制成木材阻燃剂。
[0079]
对比例3
[0080]
一种木材阻燃剂，由以下组分组成：聚磷酸铵1重量份、双氰胺2重量份、硼酸8重量份、磷酸2重量份、水性硅油5重量份、季戊四醇2重量份、三乙醇胺8重量份、硼砂1重量份、钼酸钠7重量份、十二烷基苯磺酸钠6重量份。
[0081]
将各组分按照配比混合均匀，制成木材阻燃剂。
[0082]
对比例4
[0083]
一种复配木材阻燃剂，由以下组分组成：乙醇胺1重量份、硼酸7.5重量份、硼砂5重量份、磷酸40重量份、氢氧化铝10重量份、氢氧化镁5重量份、磷酸二氢铵40重量份、硅酸0.35重量份、甲醛0.4重量份。
[0084]
将各组分按照配比混合均匀，制成木材阻燃剂。
[0085]
将实施例1-9及对比例1-4中阻燃剂按照实施例10中的处理工艺处理木材单板，比较单板的载药率和氧指数，结果如下：
[0086]
表2实施例1-9及对比例1-4载药率和氧指数对比
[0087][0088]
试验结果表明：实施例1-9中阻燃剂处理的单板氧指数均达到55％以上，明显高于对比例1-4；实施例1-9中阻燃剂处理的单板载药率均在10％以上，也高于对比例1-4。
[0089]
本发明实施例1-9阻燃剂处理的单板燃烧性能测试：
[0090]
燃烧性能测试按照标准gb8624-2012判定，检验结果各项指标均符合难燃材料的规定要求，该材料燃烧性达到gb8624-2012b1级。燃烧性能测试结果如表3：
[0091]
表3燃烧性能测试结果
[0092][0093]
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。