專利名稱：紙阻燃劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紙阻燃劑類。
過去所用的紙阻燃劑是磷酸氫二胺和尿素以5∶1(重量比)的復(fù)合物，但在被處理的紙中，只有使磷酸氫二胺的含量為15%、尿素含量為3%時(shí)，才能有較滿意的阻燃效果，以至由于紙中阻燃劑的含量過高，使紙嚴(yán)重變色〔GB1373，700(1974)〕。有人使用氨和P2O5氣相或氣一固相聚合，但所得之聚酸銨的聚合度難于控制，產(chǎn)物是一個水溶性和非水溶性的混合物，使被處理的紙表面及內(nèi)層都不均勻〔JP7692，305(1976)〕。也有人用尿素和磷酸在低溫下聚合得到高縮聚磷酸銨及其付產(chǎn)物，以改善被處理紙的均勻性，但對于81.58g/m2的牛皮紙，只有在增重率為22.3%，才能獲得較滿意的效果，而且其吸潮性較嚴(yán)重，高溫下紙也易變黃〔JP8078，082(1980)〕。采用氨基磺酸胍類物質(zhì)處理過的濾紙，雖然克服了高溫變色的缺點(diǎn)，但只有在增重率達(dá)22%時(shí)，才能有較滿意的阻燃性，而且價(jià)格昂貴，難以工業(yè)化〔JP81125476(1981)〕。
本發(fā)明的目的是要研制出一種阻燃效果好、防潮低毒，並能保持紙的均勻和白度的廉價(jià)阻燃劑。
為了制得上述阻燃劑，可以使聚磷酸銨與羥甲基聚氰胺在低溫下聚合，即得到本阻燃劑溶液。經(jīng)分析測得本阻燃劑含有二縮尿20-45%，三縮尿30-40%，八聚磷酸氰胺25-40%。聚磷酸銨的制法是使用磷酸與尿素在130°-140℃下聚合;羥甲基聚氰胺是用三聚氰胺和甲醛在60°-70℃下聚合而制得。
使用本發(fā)明之阻燃劑浸漬各種紙張並經(jīng)烘干處理，可使紙的阻燃性能超過JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)，火焰所到之處只是炭化;氧指數(shù)高達(dá)40，撕裂指數(shù)、斷裂長等強(qiáng)度參數(shù)基本不變，還具有較強(qiáng)的抗潮性，而且經(jīng)高溫處理后其白度基本不變(在100℃下保持10小時(shí)，濾紙的白度只有輕度下降);使用本阻燃劑處理過的棉布、木材都具有高阻燃性;使用本阻燃劑進(jìn)行滅火試驗(yàn)(按GB4351-84國標(biāo)方法)，可迅速撲滅火災(zāi)而絕不復(fù)燃;聚磷酸銨可濃縮成固體，而羥甲基聚氰胺可在使用時(shí)配制，使本阻燃劑便于運(yùn)輸和保管;本阻燃劑成本低廉，合成工藝簡單、使用方法簡便(只經(jīng)浸漬-烘干或涂布-烘干過程)，便于工業(yè)化。
實(shí)例1將磷酸50份(85%)加熱到100°-110℃，在強(qiáng)攪拌下加尿素120份，升溫至130℃，停熱降溫至80℃后加水稀釋到25%的溶液，即得到聚磷酸銨溶液(Ⅰ)。
實(shí)例2將三聚氰胺和35%的甲醛溶液以1∶3的重量比在強(qiáng)攪拌下加水沖稀成10%溶液，加熱至40℃反應(yīng)30-40分鐘，即得到羥甲基聚氰胺溶液(Ⅱ)。
實(shí)例3將三聚氰胺和35%的甲醛溶液以1∶4的重量比在強(qiáng)攪拌下加水成10%溶液，升溫至50℃反應(yīng)30-40分鐘，得到羥甲基聚氰胺溶液(Ⅲ)。
實(shí)例4將三聚氰胺和35%的甲醛溶液以1∶6的重量比在強(qiáng)攪拌下加水成10%溶液，加熱至70℃反應(yīng)30-40分鐘即得羥甲基聚氰胺溶液(Ⅳ)。
實(shí)例5將溶液(Ⅰ)和溶液(Ⅱ)以30∶1的重量比混合攪拌，在20°-30℃下聚合30分鐘即得到本阻燃劑(A)。
實(shí)例6將溶液(Ⅰ)和溶液(Ⅲ)以30∶2重量比混合攪拌，在20°-30℃下聚合30分鐘即得到阻燃劑(B)。
實(shí)例7將溶液(Ⅰ)和溶液(Ⅳ)以30∶3的重量比混合攪拌，在20°-30℃下聚合30分鐘即得阻燃劑(C)。
實(shí)例8把阻燃劑(A)用水沖稀3倍(PH＝7)，在15°-20℃下把普通市售濾紙?jiān)谏鲜鋈芤簝?nèi)浸漬30秒鐘后取出烘干，增重率為10.5-12.5%，按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，炭化長5.5-6.7cm，無殘焰、殘跡，火焰到處只是炭化。將阻燃紙?jiān)?00℃下保持10小時(shí)，用蘭光法測定其白度為83%(空白樣為89%)。
實(shí)例9把牛皮紙用阻燃劑(B)按實(shí)例8的方法處理，紙的增重率為6.8-7.8%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，炭化長6-7Cm，無殘焰和殘跡，火焰到處只是炭化。測得撕裂指數(shù)為98.3×100gfm2/g(空白樣為114×100gfm2/g)，裂斷長7437m(空白樣為7129m)，耐破強(qiáng)度14.25kg/Cm2(空白樣為10.1kg/Cm2)，戳穿強(qiáng)度17.0kg/Cm(空白樣為17.9kg/Cm)。
實(shí)例10把火柴盒紙用阻燃劑(C)按實(shí)例8的方法處理，增重率為9-14%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，撤出火源1-3秒后自熄，炭化長5-10Cm，無殘焰殘跡·測其環(huán)壓強(qiáng)度縱向?yàn)?6.8kg(空白樣為40.5kg)，橫向?yàn)?0.3kg(空白樣為29.4kg)，耐折度縱向23次(空白樣13次)，橫向8次(空白樣3次)。
實(shí)例11把瓦楞原紙用阻燃劑(A)按實(shí)例8的方法處理，測得紙的增重率為8-13%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，撤出火源3秒后自熄，炭化長0.5-2.5Cm，無殘焰殘跡，無滴落物。測得耐破強(qiáng)度為2.13kg/Cm2(空白3.74kg/Cm2)，戳穿強(qiáng)度為4.75kg/Cm(空白4.63kg/Cm)。
實(shí)例12把瓦楞板紙用阻燃劑(A)按實(shí)例8的方法進(jìn)行涂布處理，增重率3.7-4%，按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)9秒，撤出火源后立即自熄，無殘焰殘跡，無滴落物，炭化長3.0Cm。測定吸濕率5.8-8.0%(空白樣為13-14%)。測定吸濕率的方法如下把樣品在60℃飽和水蒸氣壓下放置1小時(shí)，稱量增重與原重的百分比。
實(shí)例13把箱板紙用阻燃劑(B)按實(shí)例8的方法處理，但浸潰溫度為65℃，測得增重率為12.4-13.8%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，炭化長為4.5-5Cm，測得耐破強(qiáng)度為15.25kg/Cm2(空白樣為11.3kg/Cm2)，戳穿強(qiáng)度為18.0kg/Cm2(空白為18.9kg/Cm2)。
實(shí)例14把鞭炮紙用阻燃劑(C)按實(shí)例8的方法處理，增重率12-13%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，炭化長4.5-6.5Cm。
實(shí)例15木板用本發(fā)明之阻燃劑(B)涂布處理，增重率為5.7-6.2%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，點(diǎn)火15秒，撤出火源立即自熄，按實(shí)例12的方法測得吸濕率為3.6-4.0%(空白樣為8.4%)。
實(shí)例16把粗織棉布用阻燃劑(C)按實(shí)例8的方法在60℃下浸潰2分鐘，增重率為8.8-10.0%。按JISZ-2150標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，炭化長1-3Cm。
實(shí)例17將阻燃劑(A)、(B)或(C)用水沖稀9倍，按GB4351-84國際8A級方法進(jìn)行滅火試驗(yàn)35秒，7升溶液即可滅火，而且絕不復(fù)燃。如用清水70秒10升水雖也可滅火，但1分鐘后又復(fù)燃，而且越燒越旺。
權(quán)利要求
1.一種主要用作紙阻燃劑的含磷、氮的高聚物溶液，其特征在于它是一種含有20-45%的二縮尿，30-40%的三縮尿和25-40%的八聚磷酸氰胺的高聚物溶液。
2.一種主要用作紙阻燃劑的含磷、氮的高聚物溶液的制阜椒ǎ涮卣髟謨謁怯膳ǘ任 5%的聚磷酸銨溶液30重量份與濃度為10%的羥甲基聚氰胺溶液1-3重量份在20°-30℃下聚合30分鐘而制得。
3.按照權(quán)利要求2所說的主要用作紙阻燃劑的含磷、氮的高聚物溶液的制備方法，其特征在于上述的聚磷酸銨溶液的制法是先把濃度為85%的磷酸50重量份加熱到100-110℃，在攪拌下加尿素120重量份，然后升溫到130℃，停熱降溫到80℃后加水稀釋到25%的溶液，而羥甲基聚氰銨溶液的制法是把三聚氰胺與濃度為35%的甲醛溶液按1∶(3-4)的重量比在強(qiáng)攪拌下加水稀釋成10%的溶液，並在40°-70℃的溫度下反應(yīng)30-40分鐘而制得。
4.一種使用阻燃劑溶液(含20-45%的二縮尿，30-40%的三縮尿和25-40%的八聚磷酸氰胺的高聚物溶液)制造各種不燃紙、不燃棉布的方法，其特征在于它是把阻燃劑溶液沖稀至3倍，然后在15°-65℃的范圍內(nèi)把紙或棉布浸漬在沖稀后的阻燃劑溶液內(nèi)持續(xù)30秒鐘，或把沖稀后的阻燃劑溶液涂布在紙或棉布上，烘干后即得到各種不燃紙或不燃棉布。
5.一種使用阻燃劑溶液(含20-45%的二縮尿，30-40%的三縮尿和25-40%的八聚磷酸氰胺)進(jìn)行滅火的方法，其特征在于它是把上述阻燃劑溶液用水沖稀9倍后使用。
全文摘要
本發(fā)明是一種主要用作紙阻燃劑的含磷、氮的高聚物溶液。
文檔編號D06M13/44GK1030110SQ8710442
公開日1989年1月4日 申請日期1987年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月24日
發(fā)明者姚寶書, 胡佑瓊, 楊先發(fā) 申請人:天津輕工業(yè)學(xué)院