一种阻燃剂及含其的阻燃中、高密度纤维板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种阻燃剂及含其的阻燃中、高密度纤维板，该阻燃剂是由下述重量份的原料制成：聚磷酸铵40-90份、膨胀剂5-50份、硼化物5-20份，该阻燃剂呈粉状，属高效膨胀性阻燃剂，具有热稳定性好，阻燃效率高，成本低廉的特点。在制造阻燃中、高密度纤维板时，可直接施加至纤维的输送管道，在管道中与悬浮的纤维通过气流作用均匀混合，几乎不改变原有的生产流程，可以克服现有中、高密度纤维板成本高、阻燃剂添加量大、干燥能耗大、产品吸湿性强的问题。
【专利说明】一种阻燃剂及含其的阻燃中、高密度纤维板
【技术领域】
[0001]本发明涉及木材加工【技术领域】，具体涉及一种阻燃剂，还涉及一种含有该阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板。
【背景技术】
[0002]纤维板是以木材或其他植物纤维为原料，通过添加胶粘剂和防水剂，经干燥、铺装、热压、砂光等工序制成的板材或型材。纤维板以其良好的物理力学性能和加工性能，广泛用于建筑装饰装修、家具生产、地板生产、船舶和车辆内装修。纤维板与其他木质材料的成分相似，具有较高的燃烧热值、较低的起火燃烧温度以及很快的火焰传播速度，因而防火灾能力很低。中、高密度纤维板是以木质纤维为原料，通过施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的一种中高档木质板材，被广泛地应用到家具、室内装修、建筑和公共设施等领域。中、高密度纤维板作为一种木质材料，属可燃物，易引起火灾。
[0003]为了降低纤维板的火灾危险性，目前通过物理方法或化学方法对其进行阻燃处理。
[0004]在物理方法中，在纤维板表面覆盖不燃材料或防火涂料，以对其进行防火保护。这类方法存在以下缺点:使纤维板丧失其良好的加工性能和使用性能；饰面材料的胶结和涂饰性能差，使用寿命短。如中国专利CN101108503，公开了一种阻燃中密度纤维板及其生产方法，其中在纤维中添加重量20-80 %的膨胀蛭石粉。
[0005]在化学方法中，目前阻燃中、高密度纤维板阻燃大多采用的阻燃剂是含N、P、B元素的无机物多组分混合溶液，如水溶性聚磷酸铵、磷酸与尿素共聚得到的产物、三聚氰胺聚磷酸盐等含P-N的无机物，与硼酸、硼砂、硼酸锌等硼化物混合得到的水溶液。如中国专利CN101892020B，公开了一种阻燃剂，按原料组分及相应的百分含量包括如下:三聚氰胺衍生物12-20%、含硼化合物18-30%、水50-70%。但该类阻燃剂以水溶液方式施加，需专门增加一套用于阻燃剂计量和施加的设备，提高了设备成本和工艺的复杂性；同时带入的大量水分会大大增加干燥设备负荷，延长纤维的干燥时间，降低纤维的输送速率，从而最终导致产能下降；另外，该类阻燃剂具有较大的吸湿性和一定的酸性，对阻燃中高密度的物理力学性能影响严重。
[0006]目前也有采用粉状阻燃剂施加方式制造阻燃中、高密度纤维板的方法，但该方法的阻燃剂施加量较大，生产阻燃板阻燃剂添加量:B级一般需要100-120kg/m3，C级一般需要50-60kg/m3。阻燃剂施加量大，一方面导致阻燃成本高，另一方面会对产品物理力学性能影响严重，势必要提高施胶量来弥补，从而该方法施胶量高达到220-240kg/m3。因此，该方法仍存在阻燃剂和施胶量较大，阻燃成本较高的问题。
[0007]综上所述，开发一种具有高性价比的阻燃剂十分必要。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效膨胀型阻燃剂，可以克服现有阻燃剂添加量大的不足。
[0009]一种阻燃剂，由下述重量份的原料制成:聚磷酸铵40-90份、膨胀剂5-50份、硼化物5-20份。
[0010]优选的，由下述重量份的原料制成:聚磷酸铵60-70份、膨胀剂20-35份、硼化物10-15 份。
[0011]更优选的，由下述重量份的原料制成:聚磷酸铵65份、膨胀剂30份、硼化物12份。
[0012]本发明所述的聚磷酸铵为I型聚磷酸铵(聚合度n>30)或II型聚磷酸铵(聚合度n>1000)，当二者混合时，可以是任意比例。
[0013]所述的膨胀剂为膨胀型石墨、三聚氰胺。
[0014]所述的硼化物为硼酸锌、硼砂和硼酸的一种或几种的混合物，混合时，可以是任意比例。
[0015]本发明阻燃剂的各组分的粒径可以根据需要在生产中进行调整，使得各组分的粒径可以均匀的分散于纤维之间，从而使阻燃剂在板材中分布均匀，优选阻燃剂粒径为200-300 目。
[0016]本发明还提供了一种含有上述阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板。
[0017]本发明含有上述阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板，按照现有技术常规工艺或稍加调整进行生产，优选以粉状的形式直接添加到干燥管道下游，在管道中与悬浮的纤维通过气流作用均匀混合。
[0018]本发明含有上述阻燃剂的阻燃中、高密度纤维板，可以克服现有中、高密度纤维板成本高、阻燃剂添加量大、干燥能耗大、产品吸湿性强的问题。
[0019]本发明的阻燃剂属于高效膨胀型阻燃剂，将聚磷酸铵、硼化物、膨胀剂复配，充分发挥各组分的协同作用，从而制备出的一种新型的高效膨胀型阻燃剂。其阻燃机理主要包括成炭机理、气体稀释作用机理、覆盖机理和膨胀物隔热隔氧作用机理。其中的聚磷酸铵，分子通式为(ΝΗ4)η+2Ρη03η+1，是一种热稳定性好，阻燃效率高的无机化合物。聚磷酸铵在高温燃烧过程中释放出的聚偏磷酸等酸性物质，可作为酯化酸源和脱水剂，在与聚合物发生酯化反应并使酯化产物脱水成炭，炭层能起到隔热和隔绝空气的作用；同时能产生水蒸气、二氧化氮等不燃气体，能稀释空气中的氧浓度。硼化物在高温下分解成三氧化二硼和水蒸气，其中三氧化二硼在高温下呈熔融的粘稠状态，能覆盖在纤维表面，起到隔绝空气的作用；其中硼酸锌又是一种有效的抑烟剂，能有效降低烟气的释放量。膨胀型石墨在达到膨胀温度后，能迅速膨胀50-300倍，从而使燃烧熔融体系迅速膨胀，形成一个有效的隔热和隔氧层。单独使用聚磷酸铵制备阻燃中、高密度纤维板，通过观察产品燃烧过后的剩余物的物理特征，燃烧剩余物坚硬结实，但体积较燃烧前无明显膨胀，因为在板材燃烧过程中，聚磷酸铵能有效地将炭源物质脱水成炭，酸源在起主要作用，但膨胀效果不明显。加入膨胀型石墨后，燃烧剩余物体积膨胀显著，阻燃性能显著提高。进一步地，通过聚磷酸铵、硼化物和膨胀型石墨三者的协效作用，产品经燃烧试验后，不燃炭层厚度显著增大，燃烧剩余物质量显著增多，阻燃效果显著提高。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0021]1、本发明在阻燃剂中加入膨胀型石墨或三聚氰胺后，产品燃烧剩余物体积膨胀明显，其阻燃性能得到显著提高，同时成本大大降低。[0022]2、本发明的阻燃剂的主要成分为聚磷酸铵和膨胀型石墨，二者均近中性，且都难溶或不溶于水，因此对板材的力学性能影响较小，同时也不存在吸湿问题。如采用II型聚磷酸铵和I型聚磷酸铵混合施加，成本会得到大大降低。
[0023]3、本发明的阻燃剂使用了价格低廉、原料广泛易得的膨胀型石墨、三聚氰胺和硼酸等组分，使得阻燃剂的成本大大降低；同时，由于各组分之间的协同作用显著，大大降低了阻燃剂的施加量。如以II型聚磷酸铵与其余组分复配成的阻燃剂，生产难燃B级阻燃中密度纤维板，阻燃剂的施加量仅需65-70kg/m3。
【具体实施方式】
[0024]下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0025]实施例1
[0026]一种阻燃剂，由下述原料制成:
[0027]I型聚磷酸铵400g、膨胀型石墨400g、硼酸锌50g。
[0028]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0029]实施例2
[0030]一种阻燃剂，由下述原料制成:
[0031]II型聚磷酸铵800g、膨胀型石墨100g、三聚氰胺50g、硼砂200g。
[0032]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0033]实施例3
[0034]一种阻燃剂，由下述原料制成:
[0035]I型聚磷酸铵400g、II型聚磷酸铵200g、膨胀型石墨350g、硼酸100g。
[0036]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0037]实施例4
[0038]一种阻燃剂，由下述原料制成:
[0039]I型聚磷酸铵500g、II型聚磷酸铵200g、膨胀型石墨200g、硼酸锌50、硼砂100g。
[0040]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0041]实施例5
[0042]一种阻燃剂，由下述原料制成:
[0043]I型聚磷酸铵500g、II型聚磷酸铵100g、膨胀型石墨300g、硼酸锌20、硼酸100g。
[0044]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0045]实施例6
[0046]—种阻燃剂，由下述原料制成:
[0047]I型聚磷酸铵400g、膨胀型石墨500g、硼酸锌50g。
[0048]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0049]实施例7
[0050]一种阻燃剂，由下述原料制成:
[0051]II型聚磷酸铵900g、三聚氰胺50g、硼砂200g。
[0052]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0053]实施例8[0054]—种阻燃剂，由下述原料制成:
[0055]I型聚磷酸铵500g、II型聚磷酸铵150g、膨胀型石墨300g、硼酸锌20、硼砂100g。
[0056]将各组分按照配比混合均匀，即可制成阻燃剂。
[0057]实施例:
[0058]IOmm厚中、高密度纤维板国家相关标准的性能要求，见表1。
[0059]表1相关标准要求
[0060]
【权利要求】
1.一种阻燃剂，其特征在于:该阻燃剂是由下述重量份的原料制成: 聚磷酸铵40-90份、膨胀剂5-50份、硼化物5-20份。
2.根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于:该阻燃剂是由下述重量份的原料制成: 聚磷酸铵60-70份、膨胀剂20-35份、硼化物10-15份。
3.根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于:该阻燃剂是由下述重量份的原料制成: 聚磷酸铵65份、膨胀剂30份、硼化物12份。
4.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于:所述的聚磷酸铵为I型聚磷酸铵和/或II型聚磷酸铵，当二者混合时，可以是任意比例。
5.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于:所述的膨胀剂为膨胀型石墨、三聚氰胺。
6.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于:所述的硼化物为硼酸锌、硼砂和硼酸的一种或几种的混合物，混合时，可以是任意比例。
7.根据权利要求1-3任一所述的阻燃剂，其特征在于:所述阻燃剂的阻燃剂粒径为200-300 目。
8.一种阻燃中、高密度纤维板，其特征在于:含有权利要求1-3任一所述的阻燃剂。
【文档编号】D21H17/66GK103993527SQ201410252266
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】蒋启荣, 李宁 申请人:蒋启荣