一种磷氮硼木材阻燃剂制造技术

本发明专利技术是一种磷氮硼木材阻燃剂。其特征在于，各组分名称及重量百分含量的范围为：八硼酸二钠７０～８０％，无机磷氮化合物、水溶性聚磷酸铵的一种或二种１８～３０％，其中无机磷氮化合物为磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵的一种或几种，在磷氮硼木材阻燃剂中可添加重量百分含量为０．７～３％的杀菌剂或／和重量百分含量０．７～７％的染色剂，杀菌剂为百菌清、多菌灵、戊唑醇的一种或几种，染色剂为碱性绿、碱性红、碱性蓝、碱性黄、碱性黑的一种或几种。本发明专利技术可溶于水，浓度≤２０％。经过本发明专利技术处理后的木材具有阻燃效果好、吸湿性小、耐腐防虫、防霉、颜色变化多等效果。本发明专利技术毒性低、不含氯、成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木材的阻燃保护技术，具体地说是一种木材及纤维板、刨花板和胶合板等 木质材料阻燃剂。
技术介绍
考虑到生产安全和建筑物防火等因素，国外许多国家对相关材料的耐燃性能十分重视， 制定了许多规范，现在我国对此也很重视。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 和船舶等用材必须进行阻燃处理的法律法规。国内外对于木材阻燃剂的研究有很长的历史。 真空加压处理方法是目前最适合木材阻燃处理的一种工业化方法。目前适用于木材阻燃处 理的水溶性无卤环保阻燃剂多是磷氮化合物或其混合物，主要有以下几个种类1、 无机磷氮化合物，主要有磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等 无机磷氮化合物作为阻燃剂的使用可以追溯到19世纪初，其特点是无机磷氮化合物除在高温下会放出氨气，冲淡可燃物周围的氧气以外，本身还具有縮聚作用，可生成强酸使 木材迅速炭化；而且易溶于水，价格便宜，约5000力吨。其缺点是吸湿性很强，经其处 理后的木材容易返潮。无机磷氮化合物阻燃剂是国内目前使用最多的木材阻燃剂。2、 水溶性聚磷酸铵19世纪70年代后，人们开始使用水溶性聚磷酸铵作为阻燃剂，它的阻燃机理与无机 磷氮化合物相同。适用于真空加压处理的水溶性聚磷酸铵阻燃剂聚合度一般在10-20之间。 目前，市场上水溶性聚磷酸铵价格平均为10000 ^/吨左右，聚合度越高，价格也越高。经 过水溶性聚磷酸铵处理后的木材也容易返潮。3、 水溶性聚磷酸铵或无机磷氮化合物磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵与硼酸、硼砂的 混合物硼化合物为膨胀型阻燃剂，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。目前国内生产的可用于木材阻燃的硼化物主要是硼酸、硼砂，使 用时为保证PH值及溶解度， 一般将硼酸与硼砂以1 : 1的重量比进行混合。由于硼酸、硼 砂在水中溶解度较小， 一般为20时10 13g/100g ，而且三氧化二硼含量低，其阻燃效果 不及无机磷氮化合物和水溶性聚磷酸铵阻燃剂。中国专利CN1033497C把水溶性聚磷酸铵作为主剂，硼酸、硼砂等硼化合物作为辅剂， 将两者混合组成阻燃剂。也有人把无机磷氮化合物磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵作为 主剂，硼酸、硼砂等硼化合物作为辅剂，将两者混合组成阻燃剂。由于硼酸、硼砂在水中 溶解度较小，以及三氧化二硼含量低等原因，添加硼酸、硼砂等硼化物后由于稀释作用反 而降低了聚磷酸铵或无机磷氮化合物阻燃剂的阻燃效果。2005年中国林科院吴玉章利用锥 形量热仪评价阻燃处理人工林木材的燃烧性能，比较分析硼酸、硼砂混合物与磷酸二氢铵对 点燃、释热、发烟的作用效果，试验结果表明，硼酸、硼砂等硼化合物对抑制木材点燃、 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年代有机磷氮阻燃剂得到迅速发展，成为国外使用较多的阻燃剂，有机磷 氮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。国内东北林业大学开发的FRW阻燃剂即属此种类型。但价格高， 约为20000元/吨，比较难以被国内市场接受。基于以上各种木材阻燃处理技术的应用现状和企业的成本承受能力，目前国内使用最 多的仍是无机磷氮化合物木材阻燃剂。近年来各种木材阻燃剂发展加快，同时对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题也提出 更为严格的要求。阻燃剂的低成本,无卤化、无毒化、复合化和抑烟化己成为21世纪阻燃 剂的发展趋势(李志娟，李青山，杨德治.走向21世纪的新型阻燃剂，化学工程 师，2001， (4) :36 ;杨文斌，吴纯初，顾练百.木材阻燃的回顾与展望，林业机械与木工设 备，2000， (4) :4-6;刘其梅，彭万喜，张明龙,等.木质材料阻燃技术研究现状与趋势，世 界林业研究，2006， 19(1) :42-46; A. Oloyede， P. Groombridge. The influence of microwave heating on the mechamical peoperties of wood ， Materials Processing Technology, 2002， (100) :67-73)。硼化合物作为一种无机阻燃剂，虽然硼酸、硼砂在水中 溶解度较小，而且三氧化二硼含量低，其阻燃效果不及无机磷氮化合物和水溶性聚磷酸铵 阻燃剂，但是硼化合物遇热产生水蒸汽，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，它能明显提高制品的耐火性能(B.Garaba. Effevt of zinc borate as flame retardant formulation on some tropical woods, Prolymer Degradation and Stability, 1999， (64) :517-522。骆介禹，苗国平.硼酸锌的合成及对木材阻燃性的研究，阻燃材料与 技术，1992， (1) :5-9 ;骆介禹.木材阻燃的概况，林产工业，2000， 27(2) :7-9.)。因此， 硼酸盐阻燃剂在一些领域具有无法替代的优越性。我国硼资源丰富，国内可以加快高含硼 量硼酸盐阻燃剂的开发与应用。吸湿性是影响木材阻燃剂使用的重要因素，阻燃处理后的木材吸湿性太高容易引起木 材及其木制品开裂、变形、发霉、腐烂、油漆剥落、涂饰性差等。综上所述，价格适中，既能达到阻燃、又不易吸湿的无卤环保高含硼量的木材阻燃剂 将会成为国内市场需要的木材阻燃剂产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本适中，阻燃效果优良和抗吸湿性好的安全高效且环保无 毒的高含硼量磷氮硼木材阻燃剂。本专利技术是广东省农业攻关项目"环保型硼防腐剂与防腐技术"的研究成果之一，经过 历时5年的研究，利用国内硼资源生产出高含硼量的八硼酸二钠(国内市场上有进口产品， 价格昂贵)并对其阻燃效果进行了系统研究，经过木垛法试验、吸湿性试验、木材物理力 学试验、难燃试验等试验验证，掌握了含硼阻燃剂既能达到阻燃效果又能降低阻燃木材吸 湿性的关键技术，终于针对国内市场研制成功了 SLB (n)(自命名)系列含硼木材阻燃剂。 本专利技术磷氮硼木材阻燃剂毒性低，不含氯，属环保型的阻燃剂。成本低，每吨成本估计约 10000元左右，只是有机磷氮阻燃剂(约20000 ^/吨)的1/2。八硼酸二钠是国外使用较多的硼化合物，多用于木材防腐、防虫方面。由于八硼酸二 钠阻燃效果差于磷氮化合物，吸湿性又差于有机磷氮化合物(张志军、陈成、王清文.水基 型木材阻燃剂吸湿性评价.林产工业-2007:34(2)-28-30)，因此国外很少有人对八硼酸二钠进 行木材阻燃方面的研究。八硼酸二钠含硼量(三氧化二硼含量为67.7%)约是硼酸、硼砂 混合物(按重量比1 : 1混合)的1.5倍，溶解度是硼酸、硼砂混合物(按重量比1 : 1混 合)的2倍以上，用其作为木材阻燃剂可用于真空加压法处理木材。专利技术人试验表明，在同一浓度下，单独使用八硼酸二钠作为阻燃剂阻燃效果不及磷氮 化合物磷酸氢二铵，试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷氮硼木材阻燃剂，其特征在于，各组分名称及重量百分含量的范围为：　八硼酸二钠　７０～８０％　无机磷氮化合物、水溶性聚磷酸铵的一种或二种　１８～３０％　其中无机磷氮化合物为磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵的一种或几种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利芳，何雪香，梁林庆，廖红霞，刘磊，苏海涛，谢桂军，张燕君，
申请(专利权)人：广东省林业科学研究院，华南农业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]