一種阻燃劑及含其的阻燃中、高密度纖維板的製作方法
2023-10-24 23:42:57 1
一種阻燃劑及含其的阻燃中、高密度纖維板的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種阻燃劑及含其的阻燃中、高密度纖維板，該阻燃劑是由下述重量份的原料製成：聚磷酸銨40-90份、膨脹劑5-50份、硼化物5-20份，該阻燃劑呈粉狀，屬高效膨脹性阻燃劑，具有熱穩定性好，阻燃效率高，成本低廉的特點。在製造阻燃中、高密度纖維板時，可直接施加至纖維的輸送管道，在管道中與懸浮的纖維通過氣流作用均勻混合，幾乎不改變原有的生產流程，可以克服現有中、高密度纖維板成本高、阻燃劑添加量大、乾燥能耗大、產品吸溼性強的問題。
【專利說明】一種阻燃劑及含其的阻燃中、高密度纖維板
【技術領域】
[0001]本發明涉及木材加工【技術領域】，具體涉及一種阻燃劑，還涉及一種含有該阻燃劑的阻燃中、高密度纖維板。
【背景技術】
[0002]纖維板是以木材或其他植物纖維為原料，通過添加膠粘劑和防水劑，經乾燥、鋪裝、熱壓、砂光等工序製成的板材或型材。纖維板以其良好的物理力學性能和加工性能，廣泛用於建築裝飾裝修、家具生產、地板生產、船舶和車輛內裝修。纖維板與其他木質材料的成分相似，具有較高的燃燒熱值、較低的起火燃燒溫度以及很快的火焰傳播速度，因而防火災能力很低。中、高密度纖維板是以木質纖維為原料，通過施加脲醛樹脂或其他適用的膠粘劑製成的一種中高檔木質板材，被廣泛地應用到家具、室內裝修、建築和公共設施等領域。中、高密度纖維板作為一種木質材料，屬可燃物，易引起火災。
[0003]為了降低纖維板的火災危險性，目前通過物理方法或化學方法對其進行阻燃處理。
[0004]在物理方法中，在纖維板表面覆蓋不燃材料或防火塗料，以對其進行防火保護。這類方法存在以下缺點:使纖維板喪失其良好的加工性能和使用性能；飾面材料的膠結和塗飾性能差，使用壽命短。如中國專利CN101108503，公開了一種阻燃中密度纖維板及其生產方法，其中在纖維中添加重量20-80 %的膨脹蛭石粉。
[0005]在化學方法中，目前阻燃中、高密度纖維板阻燃大多採用的阻燃劑是含N、P、B元素的無機物多組分混合溶液，如水溶性聚磷酸銨、磷酸與尿素共聚得到的產物、三聚氰胺聚磷酸鹽等含P-N的無機物，與硼酸、硼砂、硼酸鋅等硼化物混合得到的水溶液。如中國專利CN101892020B，公開了一種阻燃劑，按原料組分及相應的百分含量包括如下:三聚氰胺衍生物12-20%、含硼化合物18-30%、水50-70%。但該類阻燃劑以水溶液方式施加，需專門增加一套用於阻燃劑計量和施加的設備，提高了設備成本和工藝的複雜性；同時帶入的大量水分會大大增加乾燥設備負荷，延長纖維的乾燥時間，降低纖維的輸送速率，從而最終導致產能下降；另外，該類阻燃劑具有較大的吸溼性和一定的酸性，對阻燃中高密度的物理力學性能影響嚴重。
[0006]目前也有採用粉狀阻燃劑施加方式製造阻燃中、高密度纖維板的方法，但該方法的阻燃劑施加量較大，生產阻燃板阻燃劑添加量:B級一般需要100-120kg/m3，C級一般需要50-60kg/m3。阻燃劑施加量大，一方面導致阻燃成本高，另一方面會對產品物理力學性能影響嚴重，勢必要提高施膠量來彌補，從而該方法施膠量高達到220-240kg/m3。因此，該方法仍存在阻燃劑和施膠量較大，阻燃成本較高的問題。
[0007]綜上所述，開發一種具有高性價比的阻燃劑十分必要。
【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種高效膨脹型阻燃劑，可以克服現有阻燃劑添加量大的不足。
[0009]一種阻燃劑，由下述重量份的原料製成:聚磷酸銨40-90份、膨脹劑5-50份、硼化物5-20份。
[0010]優選的，由下述重量份的原料製成:聚磷酸銨60-70份、膨脹劑20-35份、硼化物10-15 份。
[0011]更優選的，由下述重量份的原料製成:聚磷酸銨65份、膨脹劑30份、硼化物12份。
[0012]本發明所述的聚磷酸銨為I型聚磷酸銨(聚合度n>30)或II型聚磷酸銨(聚合度n>1000)，當二者混合時，可以是任意比例。
[0013]所述的膨脹劑為膨脹型石墨、三聚氰胺。
[0014]所述的硼化物為硼酸鋅、硼砂和硼酸的一種或幾種的混合物，混合時，可以是任意比例。
[0015]本發明阻燃劑的各組分的粒徑可以根據需要在生產中進行調整，使得各組分的粒徑可以均勻的分散於纖維之間，從而使阻燃劑在板材中分布均勻，優選阻燃劑粒徑為200-300 目。
[0016]本發明還提供了一種含有上述阻燃劑的阻燃中、高密度纖維板。
[0017]本發明含有上述阻燃劑的阻燃中、高密度纖維板，按照現有技術常規工藝或稍加調整進行生產，優選以粉狀的形式直接添加到乾燥管道下遊，在管道中與懸浮的纖維通過氣流作用均勻混合。
[0018]本發明含有上述阻燃劑的阻燃中、高密度纖維板，可以克服現有中、高密度纖維板成本高、阻燃劑添加量大、乾燥能耗大、產品吸溼性強的問題。
[0019]本發明的阻燃劑屬於高效膨脹型阻燃劑，將聚磷酸銨、硼化物、膨脹劑復配，充分發揮各組分的協同作用，從而製備出的一種新型的高效膨脹型阻燃劑。其阻燃機理主要包括成炭機理、氣體稀釋作用機理、覆蓋機理和膨脹物隔熱隔氧作用機理。其中的聚磷酸銨，分子通式為(ΝΗ4)η+2Ρη03η+1，是一種熱穩定性好，阻燃效率高的無機化合物。聚磷酸銨在高溫燃燒過程中釋放出的聚偏磷酸等酸性物質，可作為酯化酸源和脫水劑，在與聚合物發生酯化反應並使酯化產物脫水成炭，炭層能起到隔熱和隔絕空氣的作用；同時能產生水蒸氣、二氧化氮等不燃氣體，能稀釋空氣中的氧濃度。硼化物在高溫下分解成三氧化二硼和水蒸氣，其中三氧化二硼在高溫下呈熔融的粘稠狀態，能覆蓋在纖維表面，起到隔絕空氣的作用；其中硼酸鋅又是一種有效的抑煙劑，能有效降低煙氣的釋放量。膨脹型石墨在達到膨脹溫度後，能迅速膨脹50-300倍，從而使燃燒熔融體系迅速膨脹，形成一個有效的隔熱和隔氧層。單獨使用聚磷酸銨製備阻燃中、高密度纖維板，通過觀察產品燃燒過後的剩餘物的物理特徵，燃燒剩餘物堅硬結實，但體積較燃燒前無明顯膨脹，因為在板材燃燒過程中，聚磷酸銨能有效地將炭源物質脫水成炭，酸源在起主要作用，但膨脹效果不明顯。加入膨脹型石墨後，燃燒剩餘物體積膨脹顯著，阻燃性能顯著提高。進一步地，通過聚磷酸銨、硼化物和膨脹型石墨三者的協效作用，產品經燃燒試驗後，不燃炭層厚度顯著增大，燃燒剩餘物質量顯著增多，阻燃效果顯著提高。
[0020]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0021]1、本發明在阻燃劑中加入膨脹型石墨或三聚氰胺後，產品燃燒剩餘物體積膨脹明顯，其阻燃性能得到顯著提高，同時成本大大降低。[0022]2、本發明的阻燃劑的主要成分為聚磷酸銨和膨脹型石墨，二者均近中性，且都難溶或不溶於水，因此對板材的力學性能影響較小，同時也不存在吸溼問題。如採用II型聚磷酸銨和I型聚磷酸銨混合施加，成本會得到大大降低。
[0023]3、本發明的阻燃劑使用了價格低廉、原料廣泛易得的膨脹型石墨、三聚氰胺和硼酸等組分，使得阻燃劑的成本大大降低；同時，由於各組分之間的協同作用顯著，大大降低了阻燃劑的施加量。如以II型聚磷酸銨與其餘組分復配成的阻燃劑，生產難燃B級阻燃中密度纖維板，阻燃劑的施加量僅需65-70kg/m3。
【具體實施方式】
[0024]下面以具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明並不局限於這些實施例。
[0025]實施例1
[0026]一種阻燃劑，由下述原料製成:
[0027]I型聚磷酸銨400g、膨脹型石墨400g、硼酸鋅50g。
[0028]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0029]實施例2
[0030]一種阻燃劑，由下述原料製成:
[0031]II型聚磷酸銨800g、膨脹型石墨100g、三聚氰胺50g、硼砂200g。
[0032]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0033]實施例3
[0034]一種阻燃劑，由下述原料製成:
[0035]I型聚磷酸銨400g、II型聚磷酸銨200g、膨脹型石墨350g、硼酸100g。
[0036]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0037]實施例4
[0038]一種阻燃劑，由下述原料製成:
[0039]I型聚磷酸銨500g、II型聚磷酸銨200g、膨脹型石墨200g、硼酸鋅50、硼砂100g。
[0040]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0041]實施例5
[0042]一種阻燃劑，由下述原料製成:
[0043]I型聚磷酸銨500g、II型聚磷酸銨100g、膨脹型石墨300g、硼酸鋅20、硼酸100g。
[0044]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0045]實施例6
[0046]—種阻燃劑，由下述原料製成:
[0047]I型聚磷酸銨400g、膨脹型石墨500g、硼酸鋅50g。
[0048]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0049]實施例7
[0050]一種阻燃劑，由下述原料製成:
[0051]II型聚磷酸銨900g、三聚氰胺50g、硼砂200g。
[0052]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0053]實施例8[0054]—種阻燃劑，由下述原料製成:
[0055]I型聚磷酸銨500g、II型聚磷酸銨150g、膨脹型石墨300g、硼酸鋅20、硼砂100g。
[0056]將各組分按照配比混合均勻，即可製成阻燃劑。
[0057]實施例:
[0058]IOmm厚中、高密度纖維板國家相關標準的性能要求，見表1。
[0059]表1相關標準要求
[0060]
【權利要求】
1.一種阻燃劑，其特徵在於:該阻燃劑是由下述重量份的原料製成: 聚磷酸銨40-90份、膨脹劑5-50份、硼化物5-20份。
2.根據權利要求1所述的阻燃劑，其特徵在於:該阻燃劑是由下述重量份的原料製成: 聚磷酸銨60-70份、膨脹劑20-35份、硼化物10-15份。
3.根據權利要求1所述的阻燃劑，其特徵在於:該阻燃劑是由下述重量份的原料製成: 聚磷酸銨65份、膨脹劑30份、硼化物12份。
4.根據權利要求1-3任一所述的阻燃劑，其特徵在於:所述的聚磷酸銨為I型聚磷酸銨和/或II型聚磷酸銨，當二者混合時，可以是任意比例。
5.根據權利要求1-3任一所述的阻燃劑，其特徵在於:所述的膨脹劑為膨脹型石墨、三聚氰胺。
6.根據權利要求1-3任一所述的阻燃劑，其特徵在於:所述的硼化物為硼酸鋅、硼砂和硼酸的一種或幾種的混合物，混合時，可以是任意比例。
7.根據權利要求1-3任一所述的阻燃劑，其特徵在於:所述阻燃劑的阻燃劑粒徑為200-300 目。
8.一種阻燃中、高密度纖維板，其特徵在於:含有權利要求1-3任一所述的阻燃劑。
【文檔編號】D21H17/66GK103993527SQ201410252266
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】蔣啟榮, 李寧 申請人:蔣啟榮