本发明属于阻燃剂领域，具体地说，涉及一种木材用环保阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术：
木材及其制品是一种性能优良的天然高分子材料，特别是以天然、美丽的纹理、调温调湿等优点，广泛应用于室内装修、家具制造、房屋建筑及外部装饰中。但由于木材是易燃材料，对于人们的防火要求更加的严格；例如，家具主材多为木材，有些木材家具的表面覆盖有布料或皮革，然而无论是木材、布料或是皮革均属于易燃物，一旦发生火灾很难幸免，对使用者生命财产安全构成了极大的威胁。木材阻燃剂是阻止木材被引燃及抑制火焰传播的助剂，但现有阻燃剂的成份多为含有卤素、磷、氮、硫、硼以及金属的化合物或者混合物，这些阻燃剂一方面在阻燃性能上有限，另一方面其在木材中的应用常常会带来有机污染物的挥发，对室内人体的健康造成极大影响。
磷酸三乙酯(TEP)作为传统的阻燃剂，常用于木材表面的阻燃处理，不过磷酸三乙酯的毒性较大，如施用于家具木材上，夏季高温天气或燃烧时易造成室内人员的中毒；目前关于磷酸三乙酯的阻燃改性研究较少；中国发明专利(申请号：201310483037.X，公开公告号：CN 103571257A)公开了一种环保阻燃剂组合物，由以下重量份的成分组成：磷酸三乙酯(TEP)20-40；硅藻土8-12；丙烯酸甲酯5-10；磷酸二氢铵10-15；双氰铵5-10；改性粉煤灰2-8；二氧化钛6-12；硼酸锌5-8；硼砂1-2；中国发明专利(申请号：201210586531.4，公开公告号：CN 103074088A)公开了一种高效阻燃剂，由下列重量百分比的成分混合组成：磷酸三乙酯13％-14％；硫酸胺0.2％-0.3％；氯化镁10％-20％；柠檬酸10％-20％；蒙脱土余量。但上述现有专利中提及到的阻燃剂存在以下问题：含有丙烯酸甲酯、双氰铵、磷酸二氰胺、硼砂以及硫酸胺等有毒易挥发物质，在木材表面发生燃烧或者接触高温时容易挥发到环境中，对人体健康产生影响；此外，经验证，上述两件专利制备的阻燃剂的阻燃性能一般。
技术实现要素：
1、要解决的问题
针对现有的磷酸三乙酯类阻燃剂在木材阻燃应用时容易造成对人体健康影响，本发明提供一种木材用环保阻燃剂及其制备方法和应用，它可以降低磷酸三乙酯类阻燃剂在使用时对人体健康的影响。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：30份-50份，具体应用时，可以选择30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份等数值；
聚乙烯醇：20份-25份，具体应用时，可以选择20份、21份、22份、23份、24份、25份等数值；
糊精：5份-10份，具体应用时，可以选择5份、6份、7份、8份、9份、10份等数值；
醋酸乙酯：5份-10份，具体应用时，可以选择5份、6份、7份、8份、9份、10份等数值；
氯化镁：0.2份-0.6份，具体应用时，可以选择0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份等数值；
优选地，所述的木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：35份-45份，
聚乙烯醇：22份-24份，
糊精：7份-8份，
醋酸乙酯：6份-9份，
氯化镁：0.4份-0.6份。
优选地，所述的木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：40份，
聚乙烯醇：23份，
糊精：7份，
醋酸乙酯：8份，
氯化镁：0.5份。
优选地，所述的磷酸三乙酯与所述的糊精的重量比为6：1。
优选地，所述的聚乙烯醇与所述的糊精的重量比为4：1。
优选地，所述的醋酸乙酯与所述的氯化镁的重量比为10：1。
一种木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，即得木材用环保阻燃剂。
优选地，步骤(1)中反应釜的温度控制在120℃-150℃，具体应用时，可以选择120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃、128℃、129℃、130℃、131℃、132℃、133℃、134℃、135℃、136℃、137℃、138℃、139℃、140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃、150℃等数值；反应釜的压强控制在1.5MPa-1.8MPa，具体应用时，可以选择1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa等数值。
优选地，步骤(2)中搅拌器的温度控制在70℃-80℃，具体应用时，可以选择70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃等数值。
一种木材用环保阻燃剂在木材抗燃烧上的应用。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明在传统的磷酸三乙酯材料的基础上创新性地引入了聚乙烯醇和糊精，其中聚乙烯醇和糊精的联合使用能够提高磷酸三乙酯材料的阻燃性能，其烟密度指标和氧指数均优于现有技术；同时阻燃剂的配方中原料(除磷酸三乙酯外)均为低毒性或无毒性物质，阻燃剂应用到木材中其抗高温挥发性远大于现有技术，降低了磷酸三乙酯类阻燃剂对人体健康的伤害；此外，聚乙烯醇还可以改善磷酸三乙酯和糊精相容性的问题，促使糊精能够在磷酸三乙酯充分溶解，糊精分散后形成立体交织网络结构，进而增强磷酸三乙酯与聚乙烯醇的聚合，避免高温或燃烧时磷酸三乙酯受热挥发到环境中，氯化镁与醋酸乙酯的联合使用可以进一步增强阻燃剂的热稳定性，当阻燃剂遇到高温或者燃烧时两者可以在磷酸三乙酯表面形成保护膜，从而包围磷酸三乙酯，且还可以实现隔热的效果，避免热量转移至木材表面上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：30份，
聚乙烯醇：25份，
糊精：5份，
醋酸乙酯：5份，
氯化镁：0.2份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在120℃，反应釜的压强控制在1.5MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在70℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例2
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：50份，
聚乙烯醇：25份，
糊精：5份，
醋酸乙酯：10份，
氯化镁：0.6份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在150℃，反应釜的压强控制在1.8MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在80℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例3
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：32份，
聚乙烯醇：20份，
糊精：10份，
醋酸乙酯：6份，
氯化镁：0.3份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在125℃，反应釜的压强控制在1.6MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在72℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例4
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：35份，
聚乙烯醇：24份，
糊精：7份，
醋酸乙酯：6份，
氯化镁：0.4份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在130℃，反应釜的压强控制在1.5MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在76℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例5
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：45份，
聚乙烯醇：22份，
糊精：8份，
醋酸乙酯：9份，
氯化镁：0.6份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在143℃，反应釜的压强控制在1.8MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在78℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例6
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：41份，
聚乙烯醇：23份，
糊精：8份，
醋酸乙酯：8份，
氯化镁：0.5份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在135℃，反应釜的压强控制在1.7MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在75℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例7
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：40份，
聚乙烯醇：23份，
糊精：7份，
醋酸乙酯：8份，
氯化镁：0.5份。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在128℃，反应釜的压强控制在1.6MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在70℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例8
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：36份，
聚乙烯醇：23份，
糊精：6份，
醋酸乙酯：8份，
氯化镁：0.5份；
其中所述的磷酸三乙酯与所述的糊精的重量比为6：1，具体应用时，磷酸三乙酯的重量份数可以选择30份、42份、48份等数值，对应糊精的重量份数还可以选择5份、7份、8份等数值。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在130℃，反应釜的压强控制在1.6MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在75℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例9
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：43份，
聚乙烯醇：20份，
糊精：5份，
醋酸乙酯：6份，
氯化镁：0.6份；
其中所述的聚乙烯醇与所述的糊精的重量比为4：1，具体应用时，聚乙烯醇的重量份数可以选择5.5份、6份等数值，对应糊精的重量份数还可以选择22份、24份等数值。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在130℃，反应釜的压强控制在1.5MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在70℃，即得木材用环保阻燃剂。
实施例10
本实施例木材用环保阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：50份，
聚乙烯醇：25份，
糊精：5份，
醋酸乙酯：5份，
氯化镁：0.5份；
其中所述的醋酸乙酯与所述的氯化镁的重量比为10：1，具体应用时，醋酸乙酯的重量份数可以选择5.5份、6份等数值，对应氯化镁的重量份数还可以选择0.55份、0.6份等数值。
上述木材用环保阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在144℃，反应釜的压强控制在1.6MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在73℃，即得木材用环保阻燃剂。
对比例1
本实施例木材用阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：30份，
醋酸乙酯：5份，
氯化镁：0.2份。
上述木材用阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
将磷酸三乙酯、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在50℃，即得木材用阻燃剂。
对比例2
本实施例木材用阻燃剂，以重量份数计，其原料包括以下成分：
磷酸三乙酯：30份，
聚乙烯醇：5份，
糊精：2份，
醋酸乙酯：8份，
氯化镁：2份。
上述木材用阻燃剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将磷酸三乙酯、聚乙烯醇和糊精在反应釜预先混合均匀，反应釜的温度控制在80℃，反应釜的压强控制在1.5MPa，制得预混料；
(2)将步骤(1)制得的预混料、醋酸乙酯和氯化镁倒入搅拌器中，搅拌器的温度控制在50℃，即得木材用阻燃剂。
对比例3
中国发明专利，申请号：201310483037.X，公开公告号：CN 103571257A，公开一种环保阻燃剂组合物，参照其说明书的具体实施方式；
本实施例木材用阻燃剂，由以下重量份的成分组成：
对比例4
中国发明专利，申请号：201210586531.4，公开公告号：CN 103074088A，公开一种低成本高效木材阻燃剂，参照其说明书的具体实施方式；
本实施例木材用阻燃剂，由下列体积比的成分混合组成：
实施例11
木材用(环保)阻燃剂在木材抗燃烧上的应用：
将制备得到的木材用(环保)阻燃剂涂抹在木材表面后自然干燥即可。
我们通过对比例1-4和实施例1-10考察了磷酸三乙酯类阻燃剂的性能指标，其结果如下(如表1所示)：
表1
注：烟密度指标的测试标准采用GB/T 8627-2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》；氧指数的测试标准采用GB 50222-2017《建筑内部装修设计防火规范》；350℃时挥发浓度和350℃时木材表面情况的测试条件为将木材表面进行500°的烘烤(普通木材的燃烧点多在300℃-400℃之间)，然后分别进行空气中磷酸三乙酯浓度的测定和木材表面情况的鉴定。
综上所述，本发明在传统的磷酸三乙酯材料的基础上，引入聚乙烯醇、糊精、醋酸乙酯和氯化镁，能够显著提高阻燃剂的阻燃性能和减少磷酸三乙酯的降解挥发程度，尤其是磷酸三乙酯与糊精的重量比控制在6：1，显著性差异最大。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。