一种复合阻燃剂、制备方法及其用途
【专利摘要】本发明公开了一种复合阻燃剂，包括聚硅酸磷酸二氢铝溶液和氮磷阻燃剂溶液，其中，氮磷阻燃剂溶液和聚硅酸磷酸二氢铝溶液的质量比为100:20-50，本发明另一方面公开了该种复合阻燃剂的制备方法，即：分别制备聚硅酸磷酸二氢铝溶液和氮磷阻燃剂溶液，再将两者混匀即得；以及该种复合阻燃剂的用途，包括用该复合阻燃剂对木材进行第一次真空浸渍处理和第二次常温常压浸渍处理，再进行干燥处理。本发明的复合阻燃剂阻燃抑烟效果明显。
【专利说明】一种复合阻燃剂、制备方法及其用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及阻燃材料领域，特别涉及一种复合阻燃剂、制备方法及其用途。
【背景技术】
[0002]随着我国天然林资源不断减少，速生林不断增加和国家出台的禁伐天然林，限伐大径材的政策的实施，速生材的利用越来越广泛，木材作为一种可燃材料，必须经过阻燃处理才能用于实际生产和应用。传统的含卤型阻燃剂虽性能优越，但因在燃烧时会产生大量有害气体，在环保问题上饱受非议。无机氮磷系阻燃剂因具有毒性小、价格低、处理工艺简单等优点，而被广泛应用。
[0003]申请号为201210099259.7的发明专利申请采用磷酸、尿素和三聚氰胺的混合物缩合反应，再经过聚合和固化后，得到白色多聚磷酸(盐)固体的高效氮磷阻燃剂，具有一定的防腐性能，性能高效，燃烧时低烟、无腐蚀气体生成。但是其缺点是易吸潮，耐侯性和稳定性差，在湿度较高的环境中易于流失。
[0004]申请号为201280037362.7的发明专利申请公开了包含磷酸、氨、磷酸氢二铵、硫酸铵、脲和络合剂的水性阻燃剂组合物，该阻燃剂在处理的木材上形成了充当有效的阻燃剂的保护层和/或泡沫，隔热保护层防止火渗透进入木材中，从而保持木材的组织完好无损，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，而且络合剂只改善了阻燃剂的稳定性，对阻燃剂的阻燃抑烟的性能没有帮助。
[0005]申请号为200910075032.7的发明专利申请公开了一种抗流失高效阻燃木材，含有碳酸盐或酸式碳酸盐与氧化物溶胶复合物，其中氧化物溶胶包括S12溶胶、Al2O3溶胶、S12Ai2O3复合溶胶或过渡金属氧化物溶胶或稀土氧化物溶胶，将无机阻燃剂与氧化物溶胶共用，一定程度上克服了无机阻燃剂稳定性差、易流失的缺点，但由于溶胶分子粒径较大，对木材进行浸溃处理时深度不够，对木材的阻燃性能改善不大。
[0006]硅、铝化合物本身具有阻燃抑烟性能，但是其阻燃效率不高，且成本较高，因此通常不单独使用，而是作为氮磷阻燃剂的添加剂，以固体形式添加，用于改善阻燃剂的性能，但也同样存在易吸潮、稳定性差的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，对无机氮磷系阻燃剂进行铝硅复合，得到一种水溶性的铝硅复合氮磷阻燃剂，不仅提高了阻燃处理木材的抗吸湿性和稳定性，更进一步增强了其阻燃抑烟的性能。
[0008]本发明一方面提供一种复合阻燃剂，包括聚硅酸磷酸二氢铝溶液和氮磷阻燃剂溶液，所述氮磷阻燃剂溶液和聚硅酸磷酸二氢铝溶液的质量比为100:20-50，优选为100:25。
[0009]其中，所述聚硅酸磷酸二氢铝溶液包括硅酸盐溶液和磷酸二氢铝溶液，所述硅酸盐溶液和磷酸二氢铝溶液的质量比为100:40-117，优选为100:50。
[0010]其中，所述硅酸盐溶液为硅酸钠溶液、硅酸钾溶液和硅酸锂溶液中的一种或多种，其浓度为1% -5%。
[0011]特别是，所述硅酸盐溶液优选为硅酸钠溶液。
[0012]尤其是，所述硅酸盐溶液的浓度优选为3%。
[0013]其中，所述磷酸二氢铝溶液由磷酸和氢氧化铝制备而成，其浓度为15% -25%。
[0014]特别是，所述磷酸和氢氧化铝的质量比为100:16.9-22.6，优选为100:19.6。
[0015]尤其是，所述磷酸的浓度为85%。
[0016]其中，所述氮磷阻燃剂溶液的浓度为25% -35%。
[0017]特别是，所述氮磷阻燃剂由以下重量份配比的原料制备而成:
[0018]磷酸(浓度为85% )0.5-1.3
[0019]尿素0.3-0.6
[0020]催化剂0.002-0.004
[0021]其中催化剂采用以下重量份配比的原料配制而成:氯化锡0.8-1.2 ;硫酸铜1.5-2.5;氯化钠0.8-1.2 ;氯化铁0.8-1.2 ;硫酸铝0.8-1.2 ;硼酸0.8-1.2 ;氯化锌1.5-2.5。
[0022]特别是，阻燃剂原料的重量份配比选择:
[0023]磷酸(浓度为85% )0.7-1.1
[0024]尿素0.35-0.45
[0025]催化剂0.0025-0.0035
[0026]本发明另一方面提供一种上述复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，将所述聚硅酸磷酸二氢铝溶液倒入氮磷阻燃剂溶液中，进行混合，搅拌静置即得。
[0027]其中，聚硅酸磷酸二氢铝溶液按照如下顺序进行的步骤制备:
[0028]I)将磷酸二氢铝的粉末溶于水制得磷酸二氢铝溶液；
[0029]2)将硅酸盐溶液倒入磷酸二氢铝溶液中，搅拌静置，制得聚硅酸磷酸二氢铝溶液。
[0030]特别是，磷酸二氢铝粉末按照如下顺序进行的步骤制备:
[0031]1A)在反应釜中加入浓磷酸，加热至35_45°C ；
[0032]IB)缓慢加入氢氧化铝，并继续搅拌加热；
[0033]1C)温度上升至115_120°C时，溶液呈透明玻璃状态，保温浓缩，真空干燥，即得。
[0034]其中，氮磷阻燃剂溶液按照如下顺序进行的步骤制备:
[0035]I)使磷酸和尿素在催化剂的作用下进行聚合反应，制得氮磷阻燃剂粉末；
[0036]2)将氮磷阻燃剂粉末溶于水制得氮磷阻燃剂溶液。
[0037]特别是，所述聚合反应包括以下顺序进行的步骤:
[0038]1A)在反应釜中加入磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至50_60°C ；
[0039]IB)加入尿素，对磷酸和尿素的混合物进行搅拌，使物料分布、受热均匀；
[0040]1C)温度上升至90_120°C时，向反应釜中加入催化剂，继续加热；
[0041]1D)使温度上升至130_150°C后，反应物体积增加至原来体积的2-2.5倍时，停止加热；
[0042]1E)将反应釜内产物倒出，待其冷却固化后将其粉碎成粉状。
[0043]特别是，在上述步骤1C)中的温度上升至110_120°C，所述搅拌速度控制在50_70
转/分钟。
[0044]本发明再一方面提供一种上述复合阻燃剂的应用方法，包括:
[0045]用所述复合阻燃剂对木材进行常温真空浸溃处理，真空度为-0.03-0.07Mpa,处理时间为20-40min ；
[0046]将常温真空浸溃处理后的木材和复合阻燃剂置于常温常压下，继续浸溃处理，处理时间为20-40min ；
[0047]对两次浸溃处理后的木材进行干燥处理。
[0048]其中，所述常温为20_30°C，所述常压为一个标准大气压。
[0049]经过常温真空浸溃处理，木材中的气体被排出，再继续进行常温常压的浸溃处理时，复合阻燃剂溶液就能充分浸溃到木材内部的空隙，达到较高的浸溃深度。
[0050]其中，干燥处理包括在室温下干燥处理7天，然后在103 ± 2 °C，湿度在45-55RH (相对湿度)的干燥箱内干燥处理，将完成干燥处理的木材的含水率控制在8-15%。
[0051]在高温条件下，复合阻燃剂溶液与木材通过交联固化稳定的结合在一起，不易流失。
[0052]本发明的有益效果主要体现在以下方面:
[0053]1、本发明中将氮磷系阻燃剂与铝硅系阻燃剂结合起来，含氮成分稀释燃烧环境中氧气的浓度，含磷成分能够促进木材脱水炭化，硅酸盐与磷酸二氢铝作为一种木材阻燃剂的无机添加剂，在阻燃木材燃烧过程中，能在木材表面形成热绝缘性的保护膜，提高碳层的热稳定性，从而提高木材的热解温度，抑制烟气的产生，在木材燃烧过程中，四者阻燃抑烟协效作用明显。
[0054]2、本实验中杨木试件载药量在30_60kg/cm3之间，达到国家BI防火等级标准。利用本发明的复合阻燃剂处理的杨木试件，吸湿率在21%以下，达到美国建筑规范〈28%的标准，并且吸湿实验后未出现明显阻燃剂析出现象。
[0055]3、硅酸盐和磷酸二氢铝以溶液而非固体的形式添加，保证了氮磷阻燃剂的水溶性，有利于制备的复合阻燃剂对木材进行深度的浸溃处理；浸溃处理后，再对木材试件进行干燥处理，在高温条件下，硅基团导入木材中高聚物分子的主链、侧链等部位，固化形成较大胶团粒子，酸式磷酸铝脱水形成磷酸铝，然后转变为线型聚磷酸铝或环状偏磷酸铝，发生固化现象，通过上述交联固化的过程，复合阻燃剂和木材试件进一步稳定的结合在一起。因而经过浸溃处理和干燥处理的木材试件，其抗吸湿性和稳定性都得到显著提高，常温条件下保持半月不会变质。
[0056]4、本发明中的复合阻燃剂中主要原料均属无毒化工原料，在生产和使用过程中不产生有毒物质，防止对环境和使用者带来安全隐患；制备的复合阻燃剂无色、无嗅，用其处理的物品，不仅保持物品原来的纹理和装饰色彩，而且不产生任何的异味，保证了物品的等级。
[0057]5、本发明中的无机复合阻燃剂原料易得，制备方法简单，因此成本低。原料成本加上制造成本(包括水电费、设备折旧费、管理费、工人工资等)的总成本为5500-6050元/t之间，是国内同类产品的1/2?1/3，是国外进口阻燃剂的1/10?1/20。
【具体实施方式】
[0058]尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本【技术领域】的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
[0059]实施例1
[0060]1.制备磷酸二氢铝:
[0061]1A)在反应釜中加入浓磷酸(1000g，85% )，加热至40°C ；
[0062]IB)缓慢加入氢氧化铝(196g)，并继续搅拌加热；
[0063]1C)温度上升至118°C时，溶液呈透明玻璃状态，保温浓缩，真空干燥，制得磷酸二氢招粉末。
[0064]2.制备聚硅酸磷酸二氢铝溶液:
[0065]将步骤I制备的磷酸二氢铝粉末10g溶于400g水中，配制成浓度为20%的磷酸二氢铝溶液，将硅酸钠溶液(3%，100g)缓慢倒入磷酸二氢铝溶液(20%，50()g)中，搅拌静置，即得。
[0066]3.制备氮磷阻燃剂:
[0067]按以下重量配比进行原料备料:
[0068]磷酸(浓度为85% )750g
[0069]尿素(含量"％)400g
[0070]催化剂:3g
[0071]其中，催化剂为淡黄绿色粉剂，原料的重量份配比为:氯化锡1.2、硫酸铜1.5、氯化钠0.8、氯化铁1.2、硫酸铝1.2、硼酸1.2、氯化锌2.5，将其研磨均匀后混合。
[0072]3A)在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，控制搅拌速度为70转/分钟，使温度上升至60°C ；
[0073]3B)向反应釜内加入尿素，继续加热；
[0074]3C)使温度上升至110°C时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应；
[0075]3D)继续加热使温度达到130°C后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕；
[0076]3E)将反应釜内的乳白色粘稠物倒出，放置在通风厨内，30-60分钟后即冷却固化，然后用粉碎机粉碎即可得到粉状的氮磷阻燃剂粉末。
[0077]4.制备复合阻燃剂
[0078]取氮磷阻燃剂粉末300g溶于水700g中，配制成浓度为30 %的氮磷阻燃剂溶液；
[0079]将步骤2制备的聚硅酸磷酸二氢铝溶液250g缓慢倒入制备的100g氮磷阻燃剂溶液中，搅拌静置即得。
[0080]实施例2
[0081]1.制备磷酸二氢铝:
[0082]1A)在反应釜中加入浓磷酸(1000g，85% )，加热至35°C ；
[0083]IB)缓慢加入氢氧化铝(169g)，并继续搅拌加热；
[0084]1C)温度上升至120°C时，溶液呈透明玻璃状态，保温浓缩，真空干燥制得磷酸二氢招粉末。
[0085]2.制备聚硅酸磷酸二氢铝溶液:
[0086]将步骤I制备的磷酸二氢铝粉末60g溶于340g水中，配制成浓度为15%的磷酸二氢铝溶液，将硅酸钾溶液(1%，100g)缓慢倒入磷酸二氢铝溶液(15%，40(^)中，搅拌静置，即得。
[0087]3.制备氮磷阻燃剂:
[0088]按以下重量配比进行原料备料:
[0089]磷酸(浓度为85% )IlOOg
[0090]尿素(含量99%)520g
[0091]催化剂:4g
[0092]其中的催化剂同实施例1。
[0093]3A)在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，控制搅拌速度为70转/分钟，使温度上升至60°C ；
[0094]3B)向反应釜内加入尿素，继续加热；
[0095]3C)使温度上升至115°C时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应；
[0096]3D)继续加热使温度达到130°C后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕；
[0097]3E)将反应釜内的乳白色粘稠物倒出，放置在通风厨内，30-60分钟后即冷却固化，然后用粉碎机粉碎即可得到粉状的氮磷阻燃剂粉末。
[0098]4.制备复合阻燃剂
[0099]取氮磷阻燃剂粉末(250g)溶于750g水中，配制成浓度为25%的氮磷阻燃剂溶液；
[0100]将步骤2制备的聚硅酸磷酸二氢铝溶液200g缓慢倒入制备的100g氮磷阻燃剂溶液中，搅拌静置即得。
[0101]实施例3
[0102]1.制备磷酸二氢铝:
[0103]1A)在反应釜中加入浓磷酸(1000g，85% )，加热至45°C ；
[0104]IB)缓慢加入氢氧化铝(226g)，并继续搅拌加热；
[0105]1C)温度上升至115°C时，溶液呈透明玻璃状态，保温浓缩，真空干燥制得磷酸二氢招粉末。
[0106]2.制备聚硅酸磷酸二氢铝溶液:
[0107]将步骤I制备的磷酸二氢铝粉末292.5g溶于877.5g水中，配制成浓度为25%的磷酸二氢铝溶液，将硅酸锂溶液(5%，100g)缓慢倒入磷酸二氢铝溶液(25%，1170g)中，搅拌静置，即得。
[0108]3.采用与实施例2相同的氮磷阻燃剂
[0109]4.制备复合阻燃剂
[0110]取氮磷阻燃剂粉末(350g)溶于650g水中，配制成浓度为35%的氮磷阻燃剂溶液；
[0111]将步骤2制备的聚硅酸磷酸二氢铝溶液500g缓慢倒入制备的100g氮磷阻燃剂溶液(100g)中，搅拌静置即得。
[0112]实施例4
[0113]1.制备磷酸二氢铝:
[0114]1A)在反应釜中加入浓磷酸(1000g，85% )，加热至40°C ；
[0115]IB)缓慢加入氢氧化铝(200g)，并继续搅拌加热；
[0116]1C)温度上升至117°C时，溶液呈透明玻璃状态，保温浓缩，真空干燥制得磷酸二氢招粉末。
[0117]2.制备聚硅酸磷酸二氢铝溶液:
[0118]将步骤I制备的磷酸二氢铝粉末10g溶于400g水中，配制成浓度为20%的磷酸二氢铝溶液，将硅酸钠溶液(3%，500g)和硅酸钾溶液(3%，500g)缓慢倒入磷酸二氢铝溶液(20%,500g)中，搅拌静置，即得。
[0119]3.采用与实施例1相同的氮磷阻燃剂
[0120]4.制备复合阻燃剂
[0121]取氮磷阻燃剂粉末(300g)溶于700g水中，配制成浓度为30%的氮磷阻燃剂溶液；
[0122]将步骤2制备的聚硅酸磷酸二氢铝溶液(400g)缓慢倒入步骤3制备的氮磷阻燃剂溶液(100g)中，搅拌静置即得。
[0123]实施例5
[0124]1.备料:选择速生杨木，含水率为7%，密度为0.4g/cm3。
[0125]2.浸溃:
[0126]用实施例1制备的复合阻燃剂溶液对木材进行常温真空浸溃处理，木材和复合阻燃剂溶液的体积比为1:10，真空度为0.02Mpa，处理时间为30min ；
[0127]完成常温真空浸溃处理后，将复合阻燃剂和木材置于常温常压下，继续浸溃处理30mino
[0128]3.干燥:
[0129]将完成浸溃处理的木材在室温下放置7d，然后置于干燥箱中，于103°C下50RH下干燥至木材含水率为10%。
[0130]实施例6
[0131]1.备料:选择速生杨木，含水率为7%，密度为0.4g/cm3。
[0132]2.浸溃:
[0133]用实施例2制备的复合阻燃剂溶液对木材进行常温真空浸溃处理，木材和复合阻燃剂溶液的体积比为1:10，真空度为-0.03Mpa，处理时间为20min ；
[0134]完成常温真空浸溃处理后，将复合阻燃剂和木材置于常温常压下，继续浸溃处理30mino
[0135]4.干燥:
[0136]将完成浸溃处理的木材在室温下放置7d，然后置于干燥箱中，于105°C下50RH下干燥至木材含水率为8%。
[0137]实施例7
[0138]1.备料:选择速生杨木，含水率为7%，密度为0.4g/cm3。
[0139]2.浸溃:
[0140]用实施例3制备的复合阻燃剂溶液对木材进行常温真空浸溃处理，木材和复合阻燃剂溶液的体积比为1:10，真空度为0.07Mpa，处理时间为40min ；
[0141]完成真空浸溃处理后，将复合阻燃剂和木材置于常温常压下，继续浸溃处理30mino
[0142]5.干燥:
[0143]将完成浸溃处理的木材在室温下放置7d，然后置于干燥箱中，于lOrC下50RH下干燥至木材含水率为15%。
[0144]实施例8
[0145]1.备料:选择速生杨木，含水率为7%，密度为0.4g/cm3。
[0146]2.浸溃:
[0147]用实施例4制备的复合阻燃剂溶液对木材进行常温真空浸溃处理，木材和复合阻燃剂溶液的体积比为1:10，真空度为0.05Mpa，处理时间为30min ；
[0148]完成常温真空浸溃处理后，将复合阻燃剂和木材置于常温常压下，继续浸溃处理30mino
[0149]6.干燥:
[0150]将完成浸溃处理的木材在室温下放置7d，然后置于干燥箱中，于103°C下50RH下干燥至木材含水率为9%。
[0151]对照例I
[0152]用蒸馏水代替本发明的复合阻燃剂对木材进行浸溃处理，其余与实施例5相同。
[0153]对照例2
[0154]用实施例1步骤2所制备的聚硅酸磷酸二氢铝溶液代替本发明的复合阻燃剂对木材进行浸溃处理，其余操作与实施例5相同。
[0155]对照例3
[0156]用实施例1步骤3制备的30 %氮磷阻燃剂溶液代替本发明的复合阻燃剂对木材进行浸溃处理，其余操作与实施例5相同。
[0157]试验例I吸湿性试验
[0158]参照ASTMD3201/D3201M-13《防火木材及木制品吸湿特性的试验方法》进行吸湿性试验，实验设备为多禾试验设备(上海)有限公司生产的SHS-100型温恒湿箱，具体方法如下:
[0159]I)将杨木切割成大小为20mmX20mmX 1mm的杨木试件,按照实施例5-8和对照例1-3所述方法进行处理，将完成处理的杨木试件在(103±2) °C、50±5% RH条件下干燥6h至绝干(绝干:连续两次称重，质量之差< 0.1% )，称量并记录试件质量为M1 ；
[0160]2)将杨木试件在室温下放置72h,然后在90±3% RH, 27±2°C的恒温恒湿箱中放置168h,称量并记录试件质量为M2 ；
[0161]3)计算其吸湿率，计算公式如下:
[0162]
吸湿率Ml)x10%
M
[0163]表I处理试件的吸湿率及载药量
[0164]
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 对照例I对照例2对照例3
~吸湿率
19.10 >0 I I 20.0S i > It 14.95 1.8.21 32.01
(%)_
[0165]试验结果表明:如表I所示，利用本发明的复合阻燃剂处理的杨木试件，吸湿率低于21%，达到美国建筑规范〈28%的标准；
[0166]与对照例相比，本发明的复合阻燃剂处理的杨木试件的吸湿性略低于未经阻燃剂处理的杨木试件，与聚硅酸磷酸二氢铝溶液处理的杨木试件相近，比氮磷阻燃剂处理的杨木试件降低37%以上；
[0167]吸湿实验后观察，没有明显的阻燃剂析出现象。
[0168]试验例2阻燃性试验
[0169]参照IS05660-1:2002《对火反应实验热释放、烟产量及质量损失率第一部分:热释放速率(锥形量热仪法)》规定的方法进行阻燃性试验，试验设备为FTT0242型锥形量热仪，具体方法如下:
[0170]将杨木切割成大小为10mmX 10mmX 1mm的杨木试件,按照实施例5_8和对照例
1-3所述方法进行处理，将完成处理的杨木试件在温度23±2°C，相对湿度50±5%的条件下养护至质量恒定，用锥形量热仪测定杨木试件的阻燃抑烟参数，试验结果如表2、表3所
/Jn ο
[0171]其中，当相隔24h的两次称量中，试样的质量之差不超过试样质量的0.1 %或
0.1g (取数值最大者)，则认为达到恒定质量。
[0172]表2杨木试件的阻燃性能
[0173]
h(kW/m2) 值所需时间(s) (MJ/m2)(MJ/kg)(%)
实施例 586.8334035.09.4924.14
实施例 691.3429837.9I 1.0220.12
实施例 789.5030237.510.2321.19
实施例 890.1232136.29.5H23.44
对照例 I193.5225555.514.5612.99
对照例 2107.3433050.712.8714.64
对照例 3127.708061.912.1515.40
[0174]由表2可知，与对照例I相比，采用阻燃剂进行处理的杨木试件，其燃烧过程都得到了不同程度的抑制；
[0175]其中，采用本发明的复合阻燃剂处理的杨木试件，其最大热释放速率由193.52KW/m2下降到92KW/m2以下；到达最大热释放速率的时间由255s延长到298s以上；释热总量由55.5MJ/m2下降到38MJ/m2以下，平均有效燃烧热下降到11.02MJ/kg以下，残重率为24.14%，阻燃效果显著；
[0176]而对照例2和3的处理虽也具有一定的阻燃效果，但不及本发明的阻燃效果理相.
[0177]表3处理试件的抑烟性能
[0178]
~平均CO释放量~平均CO2释放量总烟产量比消光面积
(kg/kg)(kg/kg)(m2)(m2/kg)
实施例 5 0.05800.871.234.39
实施例 6 0.06710.981.538.41
实施例 7 0.06550.881.637.35
实施例 8 0.05950.911.435.56
对照例 I 0.01181.272.470,21
对照例 2 0.07131.171.541.34
对照例 3 0.15560.921.942.35
[0179]由表3可知，与对照例相比，本发明的复合阻燃剂处理的杨木试件的抑烟效果最为理想，其总烟产量和比消光面积降低到对照例I的一半以下。
[0180]而与对照例3相比，本发明的平均CO释放量下降62.72 %，平均CO2释放量下降
5.43%，总烟产量下降36.84%，比消光面积降低约18.80%。，抑烟性能明显优于氮磷阻燃剂。
[0181]综上，本发明的复合阻燃剂处理的杨木试件吸湿性低，稳定性高，阻燃抑烟的效果良好，是一种理想的阻燃材料。
【权利要求】
1.一种复合阻燃剂，其特征在于，包括聚硅酸磷酸二氢铝溶液和氮磷阻燃剂溶液，所述氮磷阻燃剂溶液和聚硅酸磷酸二氢铝溶液的质量比为100:20-50。
2.如权利要求1所述的复合阻燃剂，其特征在于，所述聚硅酸磷酸二氢铝溶液为硅酸盐溶液和磷酸二氢招溶液的混合液，所述娃酸盐溶液和磷酸二氢招溶液的质量比为100:40-117。
3.如权利要求2所述的复合阻燃剂，其特征在于，所述硅酸盐溶液为硅酸钠溶液、硅酸钾溶液和硅酸锂溶液中的一种或多种，其浓度为1% _5%。
4.如权利要求2所述的复合阻燃剂，其特征在于，所述磷酸二氢铝溶液浓度为15% -25%。
5.如权利要求1所述的复合阻燃剂，其特征在于，所述氮磷阻燃剂溶液的浓度为25% -35%。
6.—种权利要求1-5任一项所述的复合阻燃剂的制备方法,其特征在于,将所述聚娃酸磷酸二氢铝溶液倒入氮磷阻燃剂溶液中，进行混合，搅拌静置即得。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其中聚硅酸磷酸二氢铝溶液按照如下顺序进行的步骤制备: 1)将磷酸二氢铝的粉末溶于水制得磷酸二氢铝溶液； 2)将硅酸盐溶液倒入磷酸二氢铝溶液中，搅拌静置，制得聚硅酸磷酸二氢铝溶液。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，磷酸二氢铝粉末按照如下顺序进行的步骤制备:1A)在反应釜中加入浓磷酸，加热至35-45°C； IB)缓慢加入氢氧化铝，并继续搅拌加热； IC)温度上升至115-120°C时，溶液呈透明玻璃状态，保温浓缩，真空干燥，即得。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其中氮磷阻燃剂溶液按照如下顺序进行的步骤制备: 1)使磷酸和尿素在催化剂的作用下进行聚合反应，制得氮磷阻燃剂粉末； 2)将氮磷阻燃剂粉末溶于水制得氮磷阻燃剂溶液。
10.一种权利要求1-5任一项所述的复合阻燃剂的应用方法，其特征在于，包括: 用所述复合阻燃剂对木材进行常温真空浸溃处理，真空度为-0.03-0.07Mpa，处理时间为 20-40min ； 将常温真空浸溃处理后的木材和复合阻燃剂置于常温常压下，继续浸溃处理； 对两次浸溃处理后的木材进行干燥处理。
【文档编号】B27K3/52GK104210002SQ201410357447
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】张晓滕, 母军, 储德淼, 张宇, 赵阳, 薛磊 申请人:北京林业大学