[发明专利]一种木材改性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材改性剂及其制备方法，及其在木材处理上的应用，属于木材改性阻燃材料领域。

背景技术

木材及其制品广泛应用于室内装修、家具制造、房屋建筑及外部装饰中，这些材料属于可燃材料，极易引起火灾，且干缩湿胀、尺寸稳定性较差，如何提高材料的阻燃性与尺寸稳定性已成为全世界广泛关注的问题。

目前，防止木材及其制品发生火灾的最常用方法是在这些材料中使用阻燃剂，这些阻燃剂大多基于含磷、氮、硼、铝和卤素等化合物，无机阻燃剂由于具有阻燃性好、不产生有毒性气体（卤素阻燃剂除外）、不析出、不挥发、价格低廉、来源广泛、安全性高等特点而得到广泛应用。

磷-氮系阻燃剂具有阻燃协同作用，降低分解温度，增加炭的生成，减少可燃性气体的产生以及降低热量等作用。

例如，在《林产工业》1995年第7期上发表的文章“六甲基磷酰三胺木材阻燃剂的研究”公开了一种用六甲基磷酰三胺阻燃剂对木材进行浸渍处理，获得阻燃效果。公开日为2000年4月5日、公开号为CN1249325A的中国专利申请中公开了一种防火阻燃剂，该阻燃剂由尿素、磷酸、硼砂、硼酸等混合而成，适用于棉布、化纤、纸张、木材等易燃物的阻燃。公开日为2006年7月26日、公开号为CN1807552A的中国专利申请中公开了一种磷氮复合阻燃剂，该阻燃剂是通过尿素和磷酸进行化学反应后再加入中和剂如氨水进行中和反应制成的，适用于纺织品和木材制品等易燃物的阻燃，该阻燃剂的制备方法相对较简单，安全环保。

虽然上述文献中公开的阻燃剂具有制造方法简单，成本低，阻燃性好，抑烟效果好等优点，但是其渗透性、抗流失性较差，对木材的尺寸稳定性没有贡献。

发明内容

为克服现有木材阻燃剂渗透性差难以在木材中均匀分布，且效果单一等技术缺陷，本发明提供一种新型多功能的木材阻燃改性剂。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种木材阻燃改性剂，按重量份包括以下成分：

所述催化剂按重量份由以下成分组成：氯化锡0.8～1.2份；硫酸铜1.5～2.5份；氯化钠0.8～1.2份；氯化铁0.8～1.2份；硫酸铝0.8～1.2份；硼酸0.8～1.2份；氯化锌1.5～2.5份。

本发明提供的木材阻燃改性剂作用于木材时，能够快速均匀渗透于木材中，提高阻燃成分（磷酸和尿素在催化剂作用下的聚合产物）在木材中的留存。木材干燥时，阻燃成分和木材羟基等基团间发生交联反应，从而使木材的稳定性和抗流失性也得到明显地提高。

优选地，所述阻燃改性剂按重量份，包括以下成分：

所述磷酸为质量百分比浓度是80～90%的磷酸水溶液。

最优选地，所述阻燃改性剂按重量份，包括以下成分：

本发明还提供了所述木材阻燃改性剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）向反应釜中加入磷酸，搅拌并加热；

（2）待温度上升至50～60℃时，向所述反应釜中加入尿素，搅拌均匀；

（3）继续加热，温度上升至90～120℃时，向所述反应釜中加入催化剂，温度上升至130～140℃时，停止加热；

（4）待反应釜自然降温至60～80℃，加入水，搅拌均匀；

（5）待反应釜降温至20～30℃时，加入四羟甲基硫酸磷、三聚磷酸铝和磺化琥珀酸二辛酯钠盐，搅拌均匀即得木材阻燃改性剂。

其中，所述催化剂的各个组分可以预先以任意添加顺序进行混合，然后作为整体添加至所述反应釜中。

上述制备过程中，所述搅拌的转速为50～70转/分。

所述步骤（3）中，在温度上升至130～140℃后，所述反应釜内反应物体积增至原体积的2～3倍。

本发明还提供了上述木材阻燃改性剂作为木材尺寸稳定剂的用途。

本发明通过调整现有阻燃剂配方，添加适量比例的四羟甲基硫酸磷、三聚磷酸铝、磺化琥珀酸二辛酯钠盐，所得木材阻燃改性剂不仅能具有优良的阻燃效果，还能明显提高木材的尺寸稳定性、降低流失率，减少甲醛释放量，具有多重复合功能。

本发明技术方案具有如下优点：

（1）本发明提供的木材阻燃剂不但阻燃效果显著，而且具有较好的尺寸稳定功能。处理木材增重率在20%左右时，氧指数能够达到50%以上，尺寸稳定性ASE能够达到35%以上。