[发明专利]一种阻燃纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种阻燃纸的制备方法，具体地说是用N-六羟甲基氨基环三膦腈阻燃纸，属于造纸领域。

背景技术

众所周知，纸及纸制品一般是由植物纤维抄造而成的。植物纤维的易燃性决定了纸品的易燃性，因而纸的使用往往会引起火灾。随着人们对火灾安全的日益重视，对某些纸及纸板品种的阻燃要求也与日俱增。因此，制备阻燃纸也日益重要[李超,惠岚峰,刘忠.阻燃纸的研发现状及趋势[J].中华纸业,2010,23:62-66.]。

阻燃纸属于特种纸的范畴,是指着火时具有抑制火焰蔓延性能(即具有火焰自消性)的纸张。纸的阻燃性,就是说在火焰中,只有碳化而没有明火燃烧,对火焰的扩大产生阻碍作用。阻燃纸一般是通过添加阻燃剂来实现的[刘娇.纸制包装品防火阻燃初探[J].中国包装工业,2002,(7):38-39；黄放辉,雷利荣.阻燃蜂窝纸板[J].纸和造纸,2008,27(1):46-47.]。阻燃剂的品种很多，但是适用于纸阻燃的并不多。目前常用于纸的阻燃剂包括金属氢氧化物、金属氧化物及卤系、磷系、硼系和氮系阻燃剂等。金属氢氧化物、金属氧化物类阻燃剂及其复配物虽然有一定的阻燃效果和抑烟能力，但阻燃效率低，要获得良好的阻燃效果，添加量一般在50%以上，以致纸张的加工性能和物理性能显著下降[赵强,邓桂林.阻燃剂在造纸工业中的应用[J].中华纸业,2006,06:58-61.]。另外，此类阻燃剂多数是亲水性物质，而纤维表面大多数是羟基，其干扰了纤维之间分子间氢键的形成，从而限制了该类阻燃剂的添加量[王虎,刘吉平.无卤阻燃剂发展现状及趋势[A].2011年中国阻燃学术年会会议论文集[C].中国阻燃学会,2011:5.]。造纸中常用的卤系阻燃剂主要有有机卤化物、含卤氨类酸盐和含卤高分子等,且多为氯系和溴系阻燃剂。其突出的优点是具有高阻燃效果,极限氧指数高,单独使用时氧指数可达到40%以上,其缺点是遇燃后释放出浓烟和腐蚀性有毒物质,在阻燃过程中可能产生二噁英、呋喃等毒性物质［Christopher M，Preston L，Amarasinghe G，et al.Evaluation of polar ethylene copolymers as fire retardant nanocomposite matrices［J］.Polymer Degradation and Stability，2004，84：533-544.］，使人呼吸困难、窒息,甚至迷失方向,贻误逃生，而且环境污染问题严重。用于纸阻燃的磷系阻燃剂主要有磷酸盐、聚磷酸铵及磷酸酯等。磷酸酯类阻燃剂是纸张阻燃中比较常用的,典型的品种是磷酸三甲苯酯。磷系阻燃剂主要是通过稀释效应和隔离效应[张光华.造纸化学品[M].北京:中国石化出版社,2000:261-262]来对纸进行阻燃的。磷系阻燃剂历史较长，它不仅克服了含卤阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷，同时又克服了无机阻燃剂高添加量，严重影响材料的物理机械性能的缺点，具有高阻燃性，低烟、低毒、无腐蚀性气体产生等优点。但目前使用磷酸酯阻燃剂主要是小分子化合物，大多数是液体,具有挥发性高、耐热性差等缺点。为了克服这些缺点,今后将重点发展大分子量的化合物和共聚物[马永生.纸张阻燃剂[J].西南造纸,2006,03:47-49.]。纸张阻燃中所用的硼系阻燃剂有硼酸锌、偏硼酸钡、硼砂、硼酸铵等。硼系化合物受热时生成不燃物包覆在纸张表面,隔绝纸张与空气的接触,促进碳化作用。另外,硼系化合物含有的结晶水或结合水受热分解,也在一定程度上增强了阻燃效果。目前,硼化物作为阻燃剂仍以无机硼酸盐和硼酸为主,而有机硼阻燃剂由于其稳定性差及价格高等因素,一定程度上限制了其使用[王树勇.阻燃剂与阻燃技术[J].太原科技,1995(6):23]。用于纸张阻燃的氮系阻燃剂主要为三聚氰胺及其衍生物、双氰胺盐、胺盐等，它们也是主要通过稀释效应和隔离效应来阻燃纸及纸制品。氮系阻燃剂具有低毒、无腐蚀、对热和紫外线稳定、价廉等优点，但单独使用时阻燃效果差[公维光,高玉杰.造纸阻燃剂的研究进展[J].造纸化学品,2002,03:26-28.]。磷、氮系阻燃剂一般组合使用，因为两者具有协同增效作用[潘泉利,徐程程,刘明友等.阻燃剂在造纸中的应用与发展[J].中国造纸,2006,(5):39-42.]。磷酸三聚氰胺因同时含有较高的磷、氮，而对木材及纸张的阻燃效果较好[吴盛恩,刘萃莹,王雄振.阻燃剂在造纸中的应用[J].杭州化工,2010,02:23-26；李巧玲,王亚昆.无卤阻燃剂的研究进展[J].化工新型材料,1999,27(5):14]。