一种磷氮硼木材阻燃剂

文档序号：670527 发布日期：2021-04-30 浏览：28次 >En<

阅读说明：本技术 一种磷氮硼木材阻燃剂 (Phosphorus-nitrogen-boron wood flame retardant ) 是由赵子楠陈凤义刘毅郭洪武于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于阻燃剂技术领域,尤其是一种磷氮硼木材阻燃剂,针对容易受潮的问题,现提出以下方案,包括包括以下按照重量百分比的原料：八硼酸二钠50％～80％、无机磷氮化合物20％～50％、0.5-10％的杀菌剂、0.5-10％的染色剂和余量的水。本发明阻燃效果好：同样用量条件下,阻燃效果优于生产中最常用的氨基磷酸盐类化合物；吸湿性低：吸湿性约为氨基磷酸盐类化合物的15％；成本低,易于为市场接受；具有耐腐、防虫的效果,能够抵御白蚁、腐配菌的危害,在加入杀菌剂的条件下还可防止霉变的发生；毒性低：不含氯,属环保型的阻燃剂；颜色变化多：阻燃剂本身处理木材无色,在加入木材染色剂后可得到需要的颜色。(The invention belongs to the technical field of flame retardants, in particular to a phosphorus-nitrogen-boron wood flame retardant, and provides the following scheme aiming at the problem of easy dampness, wherein the flame retardant comprises the following raw materials in percentage by weight: 50-80% of disodium octaborate, 20-50% of inorganic phosphorus-nitrogen compound, 0.5-10% of bactericide, 0.5-10% of coloring agent and the balance of water. The invention has good flame retardant effect: under the condition of the same dosage, the flame retardant effect is superior to that of the amino phosphate compound which is most commonly used in production; low hygroscopicity: hygroscopic about 15% of the phosphoramidate-based compound; the cost is low, and the method is easy to be accepted by the market; the product has corrosion-resistant and insect-resistant effects, can resist the harm of termites and spoilage bacteria, and can prevent mildew under the condition of adding bactericide; the toxicity is low: does not contain chlorine, and belongs to an environment-friendly flame retardant; the color changes are many: the flame retardant is colorless when used for treating wood, and can obtain the required color after being added with a wood coloring agent.)

一种磷氮硼木材阻燃剂

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其涉及一种磷氮硼木材阻燃剂。

背景技术

木材是由碳氢氧等元素组成的有机化合物,受热会分解,具有可燃性。因此,木材阻燃处理受到人们的高度重视,许多国家制定了对高层建筑和船舶等用材必须阻燃处理的法规。真空加压处理方法是最适合木材阻燃的工业化方法，适用于木材阻燃的水溶性无卤环保阻燃剂主要是磷氮化合物，主要有以下几种：

1、铵基磷酸盐类，主要包括磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等；铵基磷酸盐类阻燃剂的使用可以追溯到19世纪初，其特点是除在高温下放出氨气，冲淡可燃物周围的氧化气以外，本身有缩聚作用，生成强酸使木材迅速炭化且易溶于水，价格便宜，约为5000元/吨。其缺点是吸湿性很强，处理后的木材易返潮。铵基磷酸盐类阻燃剂是国内使用最多的木材阻燃剂。

2、聚磷酸铵；19世纪70年代以后发展了一类聚磷酸铵阻燃剂，它的阻燃机理与铵基磷酸盐类相同。适用于真空加压处理的水溶性聚磷酸铵阻燃剂聚合度多在10-20之间，但水溶性聚磷酸铵处理的木材也易返潮。水溶性聚磷酸铵价格在10000元/吨左右。一般聚合度越高，价格较高。

3、聚磷酸铵或铵基磷酸盐类阻燃剂与硼化物混合；也有人将聚磷酸铵或铵基磷酸盐类阻燃剂硼化物混合，目前国内生产的用于木材阻燃的硼化物主要是硼酸、硼砂，且为保证PH值及溶解度多将硼酸、硼砂以1：1混合。硼化物为膨胀型阻燃剂，遇热产生水蒸汽，本身膨胀形成覆盖层，起隔热、隔绝空气作用而达到阻燃目的，但硼酸、硼砂混合物三氧化二硼含量低，且在水中溶解度较小(20时10-13g/100g)，添加硼酸、硼砂混合物将会降低聚磷酸铵或铵基磷酸盐类阻燃剂的阻燃效果。2005年中国林科院吴玉章利用锥形量热仪评价了阻燃处理人工林木材的燃烧性能,比较了硼酸、硼砂混合物与磷酸二氢铵对点燃、释热、发烟的作用效果，结果表明，硼化物对抑制木材点燃、释热、减少失重等作用效果不及磷酸二氢铵(吴玉章.硼化物及磷酸盐处理人工林木材的燃烧性能比较.木材工业,2005,19(2):35-38)。

4、有机磷氮阻燃剂；19世纪80年代有机磷氮类阻燃剂得到迅速发展，成为国外使用较多的阻燃剂，不仅阻燃性能优良，而且具有防腐、杀白蚁能力，毒性低，吸湿性小，在生产和使用过程中不产生污染物。如国内东北林业大学开发的FRW阻燃剂即属此类。但价格较高，约为20000元/吨，难以为国内市场接受。

综上所述，既价格适中，又能达到阻燃、不易吸潮的木材阻燃剂成为市场急需而又空缺的产品。

发明内容

基于背景技术中提出的技术问题，本发明提出了一种磷氮硼木材阻燃剂。

本发明提出的一种磷氮硼木材阻燃剂，包括以下按照重量百分比的原料：八硼酸二钠50％～80％、无机磷氮化合物20％～50％、0.5-10％的杀菌剂、0.5-10％的染色剂和余量的水。

优选地，包括以下按照重量百分比的原料：八硼酸二钠55％～75％、无机磷氮化合物25％～45％、1-8％的杀菌剂、1-8％的染色剂和余量的水。

优选地，包括以下按照重量百分比的原料：八硼酸二钠65％～70％、无机磷氮化合物30％～35％、2-5％的杀菌剂、2-5％的染色剂和余量的水。

优选地，包括以下按照重量百分比的原料：八硼酸二钠68％、无机磷氮化合物22％、2％的杀菌剂、3％的染色剂和余量的水。

优选地，八硼酸二钠、无机磷氮化合物、杀菌剂、染色剂和水按照比例范围配制成任意比例的水溶液。

优选地，无机磷氮化合物为磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及聚磷酸铵中的一种或几种。

优选地，杀菌剂为百菌清、多菌灵和戊唑醇中的一种或几种。

优选地，染色剂为碱性绿、碱性红、碱性兰、碱性黄和碱性黑中的一种或几种。

此阻燃剂的关键是选用了八硼酸二钠与无机磷氮化合物的复合。八硼酸二钠是国外使用较多的硼化物，多用于木材防腐、防虫，八硼酸二钠具有阻燃效果但阻燃效果劣于磷氮化合物，吸湿性劣于有机磷氮化合物，因此将其用于木材阻燃的研究较少。

硼化物阻燃效果的决定因素是含硼量，八硼酸二钠含硼量约是硼酸、硼砂混合物的1.5倍，溶解度是硼酸、硼砂混合物的2倍以上，更适合于作真空加压用阻燃剂。

单用八硼酸二钠效果不及磷氮化合物，但当八硼酸二钠与无机磷氮化合物的质量比为是50％～80％：20％～50％却可得到意想不到的效果，其阻燃效果强于单用八硼酸二钠或无机磷氮化合物。

采用两药剂混合处理时，磷酸盐类阻燃剂在热作用下能够生成聚磷酸，聚磷酸是一种很强的脱水剂，它使木材中的纤维素和半纤维素脱水炭化，炭化层的传热速度很低，抑制了内层木材的热分解；同时八硼酸二钠在火焰温度下可熔融，并覆盖在材料表面，割断氧气供给，从而阻止了木材的着火和火焰传播,起到吸热、降温消烟的作用。由试验结果可见，磷酸氢二铵和八硼酸二钠两者的同时作用形成具协同效应的阻燃体系,从而使整体阻燃效果提高。

处理材的增重率的大小反映了材料吸湿性的程度。随着八硼酸二钠含量的增加,药剂的吸湿率降低较明显,几乎呈直线下降磷酸氢二铵吸湿较明显。单一药剂磷酸氢二铵为八硼酸二钠吸湿率的20倍以上,因此增加八硼酸二钠含量有助于降低药剂的吸湿性。八硼酸二钠50％～80％，无机磷氮化合物20％～50％时，木材既具有良好的阻燃效果，吸湿性又大幅度降低，是理想的处理方法。阻燃剂中含八硼酸二钠50％～80％，无机磷氮化合物(选自磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及聚磷酸铵中的一种或几种)20％～50％，还可根据不同使用环境添加不同的杀菌剂和染色剂。

本发明中的有益效果为：

1、该磷氮硼木材阻燃剂，阻燃效果好：能够达到木材阻燃的效果，同样用量条件下，阻燃效果优于生产中最常用的氨基磷酸盐类化合物。

2、该磷氮硼木材阻燃剂，吸湿性低：吸湿性约为氨基磷酸盐类化合物的15％。

3、该磷氮硼木材阻燃剂，成本低：每吨成本10000元左右，远低于有机胺类阻燃剂(约20000元/吨)，易于为市场接受。

4、该磷氮硼木材阻燃剂，具有耐腐、防虫的效果，能够抵御白蚁、腐配菌的危害，在加入杀菌剂的条件下还可防止霉变的发生。

5、该磷氮硼木材阻燃剂，毒性低：不含氯，属环保型的阻燃剂。

6、该磷氮硼木材阻燃剂，颜色变化多：阻燃剂本身处理木材无色，在加入木材染色剂后可得到需要的颜色。

该阻燃剂中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

一种磷氮硼木材阻燃剂，包括以下按照重量百分比的原料：八硼酸二钠50％～80％、无机磷氮化合物20％～50％、0.5-10％的杀菌剂、0.5-10％的染色剂和余量的水。

本发明中，八硼酸二钠、无机磷氮化合物、杀菌剂、染色剂和水按照比例范围配制成任意比例的水溶液。