一种复合阻燃剂及其用于制备阻燃纤维板的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于防火材料开发技术领域，具体涉及的是一种复合阻燃剂及其用于制备 阻燃纤维板的方法。
【背景技术】
[0002] 人类在很久以前就尝试对木材进行阻燃。罗马时期，人们把用于建造房屋与战船 的木材浸入醋与石灰的混合物池中，以便提高其阻燃性能。1735年，JonathanWyld用明研 硼砂、硫酸亚铁的混合物处理纤维纺织品，并成功申请世界第一个关于阻燃处理技术方面 的专利。1821年Gay-Lussac采用磷酸铵、氯化铵和硼砂处理木材，阻燃剂进入系统研究阶 段。1930年至1935年美国林业试验室集中研究木材阻燃剂，主要为含磷、氮、硼、卤素的药 剂。50年代起，美国等国家开始在木材燃烧机理等方面对阻燃木质材料进行研究。自上世 纪90年后，美国等发达国家相继研究出高含氮量和高含磷量的高效阻燃产品。近10年来， 国外对木质材料阻燃剂的研究主要集中于阻燃剂的复配应用、资源的环保利用以及阻燃剂 的环保性等方而。PedieuR研究硼酸对木材碎料板阻燃性能与物理力学性能的影响，结果 表明：硼酸的加入虽然会降低板材的静曲强度和弹性模量，但是可以减缓火焰传播速度，而 且还能提高碎料板的内结合强度。
[0003] 50年代末，国内对木材阻燃剂开始进行系统的研究，研究范围包括木材燃烧理论、 木材阻燃机理、阻燃处理工艺等方面。80年代末至90年代初，李光沛等对湿法纤维板、无 机阻燃剂处理纤维板方面进行研究，取得了较为显著的成果。从90年代末开始，人造板的 阻燃研究获得快速发展。东北林业大学研制出FRW阻燃剂，具有良好的阻燃、抑烟与防腐性 能，其主要成分为磷酸脒基脲，硼酸以及微量的添加剂。李坚利用FRW阻燃剂研制出阻燃性 能、力学性能都良好的阻燃胶合板、阻燃MDF和阻燃刨花板。北京大学研制出的BL-阻燃剂 具有环保和阻燃双重功能，该阻燃剂主要由磷酸和尿素通过催化剂催化聚合而成，具有阻 燃、降醛、无毒抑烟等特点。张建采用BL-阻燃剂压制阻燃MDF，发现BL-阻燃剂对阻燃MDF 的物理力学性能影响较大，但通过工艺优化后制得的MDF各项物理力学性能都能满足国家 标准要求，且阻燃性能优异，降醛效果明显。
[0004] 木材阻燃剂多种多样，分类方法也很多。按化合物的类型又可分为；有机阻燃剂 和无机阻燃剂。木材无机阻燃剂发展最早，具有热稳定性好、不挥发、不析出、无毒、不产生 腐蚀性气体、价格低廉、安全性能高的优点，但其不足之处是无机阻燃剂填充量大阻燃效率 低，高填充量高又容易影响高分子材料性能。
[0005] 无机阻燃剂包括磷-氮化合物、卤素及其化合物、硼化合物和金属氢氧化物四大 类，但各有优缺点：（1)磷-氮化合物：包括磷酸盐及聚磷酸盐，如磷酸二氢铵（MAP)、聚磷 酸铵等，其中磷酸二氢铵是用得最多的磷-氮系阻燃剂。在木材的热分解过程中，磷-氮系 阻燃剂具有降低热分解温度，增加炭的生成，减少可燃性气体的产生以及降低热量等作用， 是木质材料最好的阻燃剂。（2)卤素及其化合物：包括氟、氯、溴、碘的盐类。卤系阻燃剂对 木材燃烧的抑制作用主要在着火及燃烧阶段，化合物受热分解生成卤化氢，它能使火焰熄 灭。卤化物不足之处是具有较高的吸湿性和潮解性，这对木材的物理力学性质产生不良影 响。在燃烧时，还会产生有害气体，造成环境污染，使其应用受到了限制。近年来，少用或不 用含卤阻燃剂的呼声日渐高涨。（3)硼化合物：包括硼酸、硼砂、多硼酸钠、硼酸铵、硼酸锌 等。通过热膨胀熔融、覆盖在材料表面，隔断氧气供给，从而阻止了木材的燃烧和火焰传播 达到阻燃目的。硼化合物是一种常用的无机阻燃剂，它能明显提高制品的耐火性能，毒性 低、对木材物理力学性能影响小、兼有防腐、防虫功能。不足之处是水溶解性较低，混合物 难以水合离子形式向木材中渗入。应适当提高水溶液的温度，并将无机硼化合物与有机化 合物或高分子化合物共用。（4)金属氢氧化物：金属氢氧化物中最常见是A1 (OH)#PMg(0H) 2 的阻燃剂。由于它们在高温下能分解释放出水分子，因而可延缓材料的热降解速度，减缓或 抑制材料的燃烧，并促进炭化和抑烟。另外，释放出的大量水蒸汽可稀释可燃物的浓度，致 使系统放热减少。其优点是燃烧不产生有毒和腐蚀性气体、抑烟、本身无毒、不挥发、不受水 的影响、价廉；不足之处是添加量高，影响木材的物理机械性能及加工性能。
[0006] 木材有机阻燃剂主要包括磷系阻燃剂、氯系阻燃剂和溴系阻燃剂三大类别。其中 的磷或卤素在木材分子的聚合或缩聚过程中参加反应，结合到木材分子的主链或侧链中。 其优点是品种多，抗流失，对木材的物理力学性能影响较小，不足之处是阻燃性能不稳定， 成本高，燃烧时产生大量烟雾和有毒气体。
[0007] 近年来，我国房地产业迅猛发展需要大量的木材制品，而90%以上的木材制品被 用于室内装修和家具制造，由此可知，我国木材阻燃剂的发展潜力巨大。随着社会的发展和 进步，用户对木材阻燃剂功能的要求也逐步提高。木材阻燃剂不仅要有阻燃性同时还应具 有抑烟性、防腐性、防虫（防朽）性和结构尺寸的稳定性；阻燃剂成分不易水溶解而具有耐 久性；火灾时不会放出有毒气体，并可控制烟量，不污染环境，阻燃剂低成本、无卤化、一剂 多效，今后木材阻燃剂将朝着阻燃性能好、有机-无机复合、低毒抑烟、环境友好等多功能 阻燃剂的方向发展。
【发明内容】
[0008] 鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有协同阻燃、低毒、抑烟性好，环境友 好、成本低廉的复合阻燃剂，该复合阻燃剂可用于阻燃纤维板的工业化生产。
[0009] 本发明的另一目的是提供一种使用所述的复合阻燃剂制备阻燃纤维板的方法。 [0010] 为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
[0011] -种复合阻燃剂，所述的复合阻燃剂由氢氧化铝、硼砂和硅酸钠组成。
[0012] 作为优选，所述的复合阻燃剂中氢氧化铝、硼砂和硅酸钠的质量比为 4-6:3-5:2-4〇
[0013] 作为优选，所述的复合阻燃剂中氢氧化铝、硼砂和硅酸钠的质量比为5:5:4。
[0014] 另外，本发明还提供了使用所述的复合阻燃剂制备阻燃纤维板的方法，包括以下 步骤：
[0015] (1)制备复合阻燃剂：按质量比称取氢氧化铝、硼砂和硅酸钠，先用粉碎机将硼 砂、硅酸钠粉碎至150-250目，然后与氢氧化铝混合均匀，得到复合阻燃剂；
[0016] (2)称取木纤维：将称量好的木纤维置于搅拌机中，搅拌5-10min后停止；
[0017] (3)添加阻燃剂：将复合阻燃剂均匀撒入搅拌后的木纤维中，然后继续搅拌 5-10min，使复合阻燃剂粉末在木纤维中均匀分散；
[0018] (4)施加胶黏剂：将胶黏剂以喷雾方式加入混有复合阻燃剂的木纤维中，边搅拌 边喷雾加入，使胶黏剂与木纤维充分混合，得到施加胶黏剂的木纤维；
[0019] (5)干燥：对施加胶黏剂的木纤维进行干燥，使其含水率在9. 0-10. 5%;
[0020] (6)手工铺装：将500mmX500mmX150mm的自制试验模具放在压板用的铁板上，再 将干燥后的木纤维均匀置于试验模具中进行手工铺装，人工预压成坯；
[0021] (7)压板：将板坯外的模具拆除，然后再盖上另一块铁板后将板坯放入事先调节 好热压温度的热压机中，然后使活动压板上升并缓慢加压，当压力上升到7. 2MPa时保压 3min，然后缓慢降压到4MPa并保持lmin，再升压至7. 2MPa，然后不再调整压力；
[0022] (8)泄压取板：待热压时间到后，关闭热压机，先缓慢泄压，待压力为0后再快速降 下活动压板，然后将板取出，用重物压在成板上，冷却，即得到阻燃纤维板。
[0023] 本发明的技术方案中，步骤（2)中所述的木纤维为桉木木纤维。
[0024] 本发明的技术方案中，步骤（3)中所述的胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂。
[0025] 本发明的技术方案中，步骤（3)中所述的胶黏剂的加入量为阻燃纤维板总质量的 18%〇
[0026] 本发明的技术方案中，步骤（4)中所述的复合阻燃剂的加入量为阻燃纤维板总质 量的13%。
[0027] 本发明的技术方案中，步骤（7)中所述的热压温度为180°C。
[0028] 本发明的技术方案中，步骤（8)中所述的热压时间设定为8min。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
[0030](1)本发明的复合阻燃剂具有阻燃效果好、低毒、抑烟性好和环境友好的优点，且 价格便宜。
[0031] (2)本发明的复合阻燃剂各原料之间具有协同阻燃作用，尤其是氢氧化铝、硼砂、 硅酸钠最优质量比为5:5:4且添加量为13%时，氧指数达到C级国家标准。
[0032] (3)本发明提供的使用所述的复合阻燃剂制备阻燃纤维板的方法能显著提高阻燃 纤维板的阻燃性能，本方法为阻燃纤维板的工业化生产奠定了基础。
【具体实施方式】
[0033] 以下参照【具体实施方式】来