[發明專利]一種木材改性劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310714204.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103722600A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 張世鋒;董友明;李建章;張偉
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: B27K3/52
• 分類號: B27K3/52
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明涉及一種木材改性劑及其制備方法，及其在木材處理上的應用，屬于木材改性阻燃材料領域。

背景技術

木材及其制品廣泛應用于室內裝修、家具制造、房屋建筑及外部裝飾中，這些材料屬于可燃材料，極易引起火災，且干縮濕脹、尺寸穩定性較差，如何提高材料的阻燃性與尺寸穩定性已成為全世界廣泛關注的問題。

目前，防止木材及其制品發生火災的最常用方法是在這些材料中使用阻燃劑，這些阻燃劑大多基于含磷、氮、硼、鋁和鹵素等化合物，無機阻燃劑由于具有阻燃性好、不產生有毒性氣體（鹵素阻燃劑除外）、不析出、不揮發、價格低廉、來源廣泛、安全性高等特點而得到廣泛應用。

磷-氮系阻燃劑具有阻燃協同作用，降低分解溫度，增加炭的生成，減少可燃性氣體的產生以及降低熱量等作用。

例如，在《林產工業》1995年第7期上發表的文章“六甲基磷酰三胺木材阻燃劑的研究”公開了一種用六甲基磷酰三胺阻燃劑對木材進行浸漬處理，獲得阻燃效果。公開日為2000年4月5日、公開號為CN1249325A的中國專利申請中公開了一種防火阻燃劑，該阻燃劑由尿素、磷酸、硼砂、硼酸等混合而成，適用于棉布、化纖、紙張、木材等易燃物的阻燃。公開日為2006年7月26日、公開號為CN1807552A的中國專利申請中公開了一種磷氮復合阻燃劑，該阻燃劑是通過尿素和磷酸進行化學反應后再加入中和劑如氨水進行中和反應制成的，適用于紡織品和木材制品等易燃物的阻燃，該阻燃劑的制備方法相對較簡單，安全環保。

雖然上述文獻中公開的阻燃劑具有制造方法簡單，成本低，阻燃性好，抑煙效果好等優點，但是其滲透性、抗流失性較差，對木材的尺寸穩定性沒有貢獻。

發明內容

為克服現有木材阻燃劑滲透性差難以在木材中均勻分布，且效果單一等技術缺陷，本發明提供一種新型多功能的木材阻燃改性劑。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種木材阻燃改性劑，按重量份包括以下成分：

所述催化劑按重量份由以下成分組成：氯化錫0.8～1.2份；硫酸銅1.5～2.5份；氯化鈉0.8～1.2份；氯化鐵0.8～1.2份；硫酸鋁0.8～1.2份；硼酸0.8～1.2份；氯化鋅1.5～2.5份。

本發明提供的木材阻燃改性劑作用于木材時，能夠快速均勻滲透于木材中，提高阻燃成分（磷酸和尿素在催化劑作用下的聚合產物）在木材中的留存。木材干燥時，阻燃成分和木材羥基等基團間發生交聯反應，從而使木材的穩定性和抗流失性也得到明顯地提高。

優選地，所述阻燃改性劑按重量份，包括以下成分：

所述磷酸為質量百分比濃度是80～90%的磷酸水溶液。

最優選地，所述阻燃改性劑按重量份，包括以下成分：

本發明還提供了所述木材阻燃改性劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）向反應釜中加入磷酸，攪拌并加熱；

（2）待溫度上升至50～60℃時，向所述反應釜中加入尿素，攪拌均勻；

（3）繼續加熱，溫度上升至90～120℃時，向所述反應釜中加入催化劑，溫度上升至130～140℃時，停止加熱；

（4）待反應釜自然降溫至60～80℃，加入水，攪拌均勻；

（5）待反應釜降溫至20～30℃時，加入四羥甲基硫酸磷、三聚磷酸鋁和磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽，攪拌均勻即得木材阻燃改性劑。

其中，所述催化劑的各個組分可以預先以任意添加順序進行混合，然后作為整體添加至所述反應釜中。

上述制備過程中，所述攪拌的轉速為50～70轉/分。

所述步驟（3）中，在溫度上升至130～140℃后，所述反應釜內反應物體積增至原體積的2～3倍。

本發明還提供了上述木材阻燃改性劑作為木材尺寸穩定劑的用途。

本發明通過調整現有阻燃劑配方，添加適量比例的四羥甲基硫酸磷、三聚磷酸鋁、磺化琥珀酸二辛酯鈉鹽，所得木材阻燃改性劑不僅能具有優良的阻燃效果，還能明顯提高木材的尺寸穩定性、降低流失率，減少甲醛釋放量，具有多重復合功能。

本發明技術方案具有如下優點：

（1）本發明提供的木材阻燃劑不但阻燃效果顯著，而且具有較好的尺寸穩定功能。處理木材增重率在20%左右時，氧指數能夠達到50%以上，尺寸穩定性ASE能夠達到35%以上。