專利名稱：阻燃劑、阻燃纖維板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃劑、包含該阻燃劑的阻燃纖維板及其制造方法。
背景技術(shù)：
火災(zāi)是嚴(yán)重危害人民生命財(cái)產(chǎn)、直接影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的最常見(jiàn)災(zāi)害。近 年來(lái)，隨著新能源、新材料、新設(shè)備的廣泛利用以及城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大和人民物質(zhì)文化 生活水平的提高，火災(zāi)造成的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失也越來(lái)越大。纖維板以木材采伐剩余物和加工剩余物、城市建筑廢料、農(nóng)作物秸稈廢料等為原 材料制成纖維，添加膠粘劑和防水劑，經(jīng)干燥、鋪裝、熱壓、砂光等工序制成。纖維板以其良 好的物理力學(xué)性能和加工性能，廣泛用于建筑裝飾裝修、家具生產(chǎn)、地板生產(chǎn)、船舶和車輛 內(nèi)裝修。纖維板與其他木質(zhì)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?zhèn)鞑ニ俣?，因而防火?zāi)能力很低。為了降低纖維板的火災(zāi)危險(xiǎn)性，目前通過(guò)物理方法或化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行阻燃處理。在物理方法中，在纖維板表面覆蓋不燃材料或防火涂料，以對(duì)其進(jìn)行防火保護(hù)。這 類方法存在以下缺點(diǎn)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(jié)和涂 飾性能差，使用壽命短。專利200710029773. 2公開(kāi)了一種阻燃中密度纖維板及其生產(chǎn)方 法，其中在纖維中添加重量20 80%的膨脹蛭石粉，產(chǎn)品的阻燃性能和物理力學(xué)性能不 詳。在化學(xué)方法中，將磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸銨、聚磷酸銨、三聚氰胺或雙氰胺 的磷酸鹽、硼酸、硼砂、硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂等阻燃劑中的一種或幾種機(jī)械混合到一 起，并配成水溶液噴到木片上、或噴到熱磨后的纖維上、或混合到膠粘劑中，制成阻燃纖維 板。阻燃劑的添加量通常為纖維重量的11 30%。與同規(guī)格的普通纖維板相比，這種產(chǎn) 品的力學(xué)性能降低15 45%，吸濕性和吸水厚度膨脹率增加，無(wú)法滿足加工和使用要求。 為了彌補(bǔ)缺陷，通常采取增大施膠量和產(chǎn)品密度的方式，施膠量由11 15%提高到18 30 %，產(chǎn)品密度由720公斤/立方米左右提高到850公斤/立方米以上。雖然一定程度改善 了產(chǎn)品的力學(xué)性能和吸水厚度膨脹率，但仍然達(dá)不到GB/T11718《中密度纖維板》的規(guī)定。施 膠量和密度的增加，使中密度纖維板的加工性能和使用性能進(jìn)一步惡化。專利03116283. 5 公開(kāi)了一種方法，其中采用蜜胺_甲醛樹(shù)脂對(duì)聚磷酸銨進(jìn)行包覆，阻燃劑對(duì)中密度纖維板 力學(xué)性能和吸水厚度膨脹率的影響有所減小，但阻燃劑的添加量加大，成本明顯提高。因此，需要一種具有高性價(jià)比的阻燃纖維板用阻燃劑及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種阻燃劑和包含該阻燃劑的阻燃纖維板。這種包含阻燃 劑的阻燃纖維板具有良好的阻燃性能并具有較高的性價(jià)比。本發(fā)明還提供上述阻燃劑和阻 燃纖維板的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種阻燃劑，其包括含磷、氮、硼、胺、金屬、硅、醛的 化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述含金屬化合物為含鋁化合物，且優(yōu)選地進(jìn)一步包括含鈦、 鋅、鎂的化合物中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施例中，所述含磷、氮、硼、胺、金屬、硅、醛的化合物的摩爾比為 1 0.1 1.0 0.01 0.3 0.001 0.3 0. 03 1. 05 0.001 0.25 0. 005 0. 35，其中，所述含磷化合物與所述含氮化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 2 0.4;和/或， 所述含磷化合物與所述含硼化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 05 0. 2 ；和/或，所述含磷 化合物與所述胺類化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 01 0. 1 ；和/或，所述含磷化合物與 所述含金屬化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0.05 0.3;和/或，所述含磷化合物與所述含 硅化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0.02 0.1;和/或，所述含磷化合物與所述醛類化合物 的摩爾比優(yōu)選地為1 0.02 0.15。在一個(gè)實(shí)施例中，含磷、氮、硼、胺、硅、醛的化合物可具體如下所述含磷化合物是紅磷、正磷酸、偏磷酸、焦磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸 三銨、聚磷酸銨、磷酸胍、磷酸酯中的至少一種；和/或所述含氮化合物是尿素、三聚氰胺、雙氰胺、氨水、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸 三銨中的至少一種；和/或所述含硼化合物是硼酸，硼砂，硼酸鋅，三氧化二硼中的至少一種；和/或所述胺類化合物是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一種；和 /或所述含硅化合物是氧化硅、硅酸鈉、硅酸鉀中的至少一種；和/或所述醛類化合物是包含甲醛、乙醛、丁醛、和以甲醛、乙醛、丁醛為原材料制成的樹(shù) 脂中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施例中，含金屬化合物可具體如下所述含鋁化合物是鋁粉、氧化鋁、氫氧化鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的至少一種；和/或所述含鈦化合物是硫酸鈦、硫酸氧鈦、二氧化鈦、四氯化鈦、三氯化鈦中的至少一 種；和/或所述含鋅化合物是氧化鋅、氫氧化鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的至少一種；和/或所述含鎂化合物是氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、氯化鎂、碳酸鎂中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施例中，含磷化合物與含金屬化合物的摩爾比如下所述含磷化合物與所述含鋁化合物的摩爾比為1 0.03 0.3，優(yōu)選地為 1 0. 05 0. 15 ；和 / 或所述含磷化合物與所述含鈦化合物的摩爾比為1 0 0. 2，優(yōu)選地為0. 02 0. 1 ；和/或所述含磷化合物與所述含鋅化合物的摩爾比為1 0 0.25，優(yōu)選地為 1 0. 05 0. 10 ；和 / 或所述含磷化合物與所述含鎂化合物的摩爾比為1 0 0. 3， 地為1 0. 05 0. 15。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種阻燃纖維板，其包括纖維、膠粘劑和如前所 述的阻燃劑。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述纖維、所述膠粘劑、所述阻燃劑的絕干重量百分比為 100 6 30 4 30，優(yōu)選地為100 8 16 7 15，其中所述纖維優(yōu)選地為木纖維。本發(fā)明還提供一種用于制造所述阻燃纖維板的方法，包括將阻燃劑或阻燃劑與膠粘劑的混合物噴到熱磨后的纖維上，經(jīng)過(guò)干燥、鋪裝、熱 壓、砂光工序，制成所述阻燃纖維板。本發(fā)明還提供一種用于制造前述阻燃劑的方法，包括將胺類化合物與含硼化合物混合，升溫至65 120°C保持30 90分鐘，然后冷卻 至45°C以下，以得到第一聚合物；在含磷化合物的水溶液中加入含金屬化合物，升溫到90 130°C保持30 90分 鐘；然后加入含氮化合物，進(jìn)一步升溫到160 280°C保持30 150分鐘；將冷卻后的產(chǎn)物 粉碎至細(xì)于80目的顆粒，以得到第二聚合物；將70 30份的第二聚合物、第一聚合物加入到30 70份的水中混合，升溫至 65 85°C保持30 90分鐘，然后冷卻至30 50°C ；加入含硅化合物，保持30 90分鐘； 加入醛類化合物，升溫到75 95°C保持30 240分鐘，然后冷卻至45°C以下，從而得到所 述阻燃劑。由此可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明提供的包含阻燃劑的阻燃纖維板，能夠在不改變纖維板的 生產(chǎn)工藝和裝備的條件下制成，因而其制造成本較低。根據(jù)本發(fā)明的阻燃纖維板不僅能夠 顯著提高阻燃纖維板的力學(xué)性能，而且其燃燒性能符合GB8624的B級(jí)或C級(jí)的規(guī)定，并且 能夠降低甲醛釋放量和產(chǎn)煙量，因而是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的高強(qiáng)度環(huán)保阻燃纖維板，可廣泛應(yīng) 用于建筑內(nèi)裝修、阻燃家具生產(chǎn)、阻燃地板生產(chǎn)、船舶和車輛內(nèi)裝修等方面，具有良好的經(jīng) 濟(jì)和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，提供一種阻燃纖維板，其具有良好的阻燃性能并具有較高的性價(jià)比。 這種阻燃纖維板可由木材加工剩余物、采伐剩余物、農(nóng)作物廢料秸稈等制成的纖維為主要 原材料，并在其中添加以膠粘劑、防水劑以及根據(jù)本發(fā)明的阻燃劑，然后各原材料經(jīng)干燥、 鋪裝、熱壓、砂光等工序處理，從而制成根據(jù)本發(fā)明的阻燃纖維板。纖維板包括低密度纖維板、中密度纖維板和高密度纖維板。在以下實(shí)施例中將以 中密度阻燃纖維板作為示例進(jìn)行說(shuō)明。不過(guò)，應(yīng)指出的是，本發(fā)明同樣也可適用于高密度和 低密度的阻燃纖維板。在一個(gè)實(shí)施例中，阻燃劑例如可為樹(shù)脂型聚合物阻燃劑，這種阻燃劑可通過(guò)含磷、 氮、硼、胺、金屬、硅、醛的化合物混合后高溫聚合而成，其中封閉了阻燃劑中對(duì)中密度纖維 板力學(xué)性能和吸水厚度膨脹率產(chǎn)生負(fù)面影響的基團(tuán)和官能鍵，從而確保所制成纖維板的高 質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂型聚合物阻燃劑(磷-氮-硼_胺-金屬-硅-醛)中含磷化合物可為紅磷、正磷酸、偏磷酸、焦磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三 銨、聚磷酸銨、磷酸胍、磷酸酯中的一種或其中多種的混合物。遇到火災(zāi)時(shí)，含磷化合物受熱 分解為焦磷酸等，在金屬的催化下，促使纖維素和半纖維素脫水碳化變?yōu)榉腔钚蕴?，大幅?降低木材燃燒的放熱量和放熱速度，使燃燒連鎖反應(yīng)中斷，阻燃燃燒的蔓延。含磷化合物在 氮、硼、金屬等化合物的協(xié)同作用下，阻燃效果會(huì)顯著提高。
含氮化合物可為尿素、三聚氰胺、雙氰胺、氨水中的一種或其中多種的混合物。含 氮化合物的導(dǎo)入，會(huì)顯著提高含磷化合物的阻燃效果。遇到火災(zāi)時(shí)，阻燃劑熱解而釋放出的 氨氣可有效降低燃燒體系中的氧氣含量，使燃燒體系因氧化劑的供給不足而中斷。在阻燃 劑中，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，氮的用量摩爾數(shù)可為0. 1 1. 0，優(yōu)選為0. 2 0. 4。含氮化合 物如果用量如果過(guò)低，則其對(duì)含磷化合物的協(xié)同作用不明顯；如果其用量過(guò)大，則會(huì)對(duì)阻燃 中密度纖維板的物理力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。含硼化合物可為硼酸、硼砂、硼酸鋅、三氧化二硼中的一種或其中多種的混合物。 遇到火災(zāi)時(shí)，含硼化合物吸熱產(chǎn)生熔融，從而降低中密度纖維板的溫度，減少其放熱速度； 熔融產(chǎn)生的玻璃質(zhì)可以隔絕周圍空氣中的氧氣向中密度纖維板燃燒區(qū)的供給，使燃燒由于 缺少氧化劑而中斷；加速含磷化合物對(duì)木材纖維素的脫水炭化作用，使纖維素和半纖維素 變?yōu)榉腔钚蕴俊Ｔ谧枞紕┲?，?dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，硼的用量摩爾數(shù)可為0.01 0.3，優(yōu)選 為0. 05 0. 2。含硼化合物如果用量如果過(guò)低，則其吸熱、隔氧作用不明顯；如果其用量過(guò) 大，則體系中含磷化合物的含量相對(duì)降低，使得含磷化合物對(duì)纖維素和半纖維素的脫水炭 化作用減弱，從而需要增加阻燃劑的添加量。胺類化合物(即含胺化合物)可為乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中 的一種或其中多種的混合物。胺類化合物可與含硼化合物(例如硼的無(wú)機(jī)化合物)發(fā)生 聚合反應(yīng)，從而使含硼化合物通過(guò)聚合變?yōu)楦叻肿泳酆衔?。在阻燃劑中，?dāng)磷的摩爾數(shù)為1 時(shí)，胺的用量摩爾數(shù)可為0. 001 0. 3，優(yōu)選為0. 01 0. 1。胺類化合物如果用量過(guò)低，則 聚合速度慢，需要延長(zhǎng)聚合反應(yīng)的時(shí)間；如果其用量過(guò)大，則聚合速度太快，反應(yīng)難于控制。對(duì)于含金屬化合物，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，金屬用量摩爾數(shù)可為0. 03 1. 05，優(yōu)選 為0. 05 0. 3。含金屬化合物可為含鋁化合物，且優(yōu)選地可進(jìn)一步包括含鈦、鋅、鎂的化合 物中的一種或其中多種的混合物。其中含鋁化合物可為鋁粉、氧化鋁、氫氧化鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種或其中多種的 混合物。遇到火災(zāi)時(shí)，含鋁化合物吸熱產(chǎn)生熔融，以降低中密度纖維板的溫度，減少其放熱 速度；熔融產(chǎn)生的玻璃質(zhì)可以隔絕周圍空氣中的氧氣向中密度纖維板燃燒區(qū)的供給，使燃 燒由于缺少氧化劑而中斷；加速含磷化合物對(duì)木材纖維素的脫水炭化作用，使纖維素和半 纖維素變?yōu)榉腔钚蕴浚缓X化合物在高溫下產(chǎn)生的多孔氧化物，可以有效吸附燃燒產(chǎn)生的 煙，降低制品在火災(zāi)時(shí)的煙毒性。在阻燃劑中，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，鋁的用量摩爾數(shù)可為 0. 03 0. 3，優(yōu)選為0. 05 0. 15。含鋁化合物如果用量過(guò)低，則其吸熱、隔氧作用不明顯； 如果其用量過(guò)大，則體系中含磷化合物的含量相對(duì)降低，使得含磷化合物對(duì)纖維素和半纖 維素的脫水炭化作用減弱，從而需要增加阻燃劑的添加量。含鈦化合物可為硫酸鈦、硫酸氧鈦、二氧化鈦、四氯化鈦、三氯化鈦中的一種或其 中多種的混合物。遇到火災(zāi)時(shí)，含鈦化合物會(huì)反射火源的紅外線，降低燃燒體系的熱載荷； 熔融產(chǎn)生的玻璃質(zhì)可以隔絕周圍空氣中的氧氣向中密度纖維板燃燒區(qū)的供給，使燃燒由于 缺少氧化劑而中斷；加速含磷化合物對(duì)木材纖維素的脫水炭化作用，使纖維素和半纖維素 變?yōu)榉腔钚蕴俊Ｔ谧枞紕┲?，?dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，鈦的用量摩爾數(shù)可為0 0. 2，優(yōu)選為 0. 02 0. 1。含鈦化合物如果用量過(guò)低，則其紅外反射、隔氧作用不明顯；如果其用量過(guò)大， 則成本提高。含鋅化合物可為氧化鋅、氫氧化鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的一種或其中多種的混合物。遇到火災(zāi)時(shí)，含鋅化合物吸熱產(chǎn)生熔融，降低中密度纖維板的溫度，減少其放熱速度；熔 融產(chǎn)生的玻璃質(zhì)可以隔絕周圍空氣中的氧氣向中密度纖維板燃燒區(qū)的供給，使燃燒由于缺 少氧化劑而中斷；加速含磷化合物和含硼化合物對(duì)木材纖維素的脫水炭化作用，使纖維素 和半纖維素變?yōu)榉腔钚蕴浚缓\化合物在高溫下產(chǎn)生的多孔氧化物，可以有效吸附燃燒產(chǎn) 生的煙，降低制品在火災(zāi)時(shí)的煙毒性。在阻燃劑中，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，鋅的用量摩爾數(shù) 可為0 0. 25，優(yōu)選為0. 05 0. 10。含鋅化合物如果用量過(guò)低，則其吸熱、隔氧作用不明 顯；如果其用量過(guò)大，則體系中含磷化合物的含量相對(duì)降低，使得含磷化合物對(duì)纖維素和半 纖維素的脫水炭化作用減弱，從而需要增加阻燃劑的添加量。含鎂化合物可為氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、氯化鎂、碳酸鎂中的一種或其中多種 的混合物。遇到火災(zāi)時(shí)，含鎂化合物吸熱產(chǎn)生熔融，降低中密度纖維板的溫度，減少其放熱 速度；熔融產(chǎn)生的玻璃質(zhì)可以隔絕周圍空氣中的氧氣向中密度纖維板燃燒區(qū)的供給，使燃 燒由于缺少氧化劑而中斷；加速含磷化合物對(duì)木材纖維素的脫水炭化作用，使纖維素和半 纖維素變?yōu)榉腔钚蕴浚缓V化合物在高溫下產(chǎn)生的多孔氧化物，可以有效吸附燃燒產(chǎn)生的 煙，降低制品在火災(zāi)時(shí)的煙毒性。在阻燃劑中，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，鎂的用量摩爾數(shù)可為 0 0. 3，優(yōu)選為0. 05 0. 15。含鎂化合物如果用量過(guò)低，則其吸熱、隔氧作用不明顯；如 果其用量過(guò)大，則體系中含磷化合物的含量相對(duì)降低，使得含磷化合物對(duì)纖維素和半纖維 素的脫水炭化作用減弱，從而需要增加阻燃劑的添加量。含硅化合物可為氧化硅、硅酸鈉、硅酸鉀中的一種或其中多種的混合物。遇到火災(zāi) 時(shí)，含硅化合物吸熱產(chǎn)生熔融，降低中密度纖維板的溫度，減少其放熱速度；熔融產(chǎn)生的玻 璃質(zhì)可以隔絕周圍空氣中的氧氣向中密度纖維板燃燒區(qū)的供給，使燃燒由于缺少氧化劑而 中斷；含硅化合物在高溫下產(chǎn)生的多孔氧化物，可以有效吸附燃燒產(chǎn)生的煙，降低制品在火 災(zāi)時(shí)的煙毒性。在阻燃劑中，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)，硅的用量摩爾數(shù)可為0. 001 0. 25，優(yōu) 選為0. 02 0. 10。含硅化合物如果用量過(guò)低，則其吸熱、隔氧、吸附煙的作用不明顯；如果 其用量過(guò)大，則體系中含磷化合物的含量相對(duì)降低，使得含磷化合物對(duì)纖維素和半纖維素 的脫水炭化作用減弱，從而需要增加阻燃劑的添加量。醛類化合物(即含醛化合物)可為甲醛、乙醛、丁醛和以甲醛、乙醛、丁醛為原材料 制成的樹(shù)脂(例如脲醛樹(shù)脂、或三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、或酚醛樹(shù)脂等)中的一種或其中多種的 混合物。在阻燃劑中導(dǎo)入醛類化合物以封閉阻燃劑中的-NH3、-H、-OH等官能團(tuán)或鍵，從而 降低其對(duì)阻燃中密度纖維板物理力學(xué)性能的影響；同時(shí)與中密度纖維板中的游離甲醛發(fā)生 聚合反應(yīng)，顯著降低中密度纖維板的游離甲醛釋放量。在阻燃劑中，當(dāng)磷的摩爾數(shù)為1時(shí)， 醛類化合物的用量摩爾數(shù)可為0. 005 0. 35，優(yōu)選為0. 02 0. 15。醛類化合物如果用量 過(guò)低，則其不能有效封閉阻燃劑中的不利官能團(tuán)或鍵，因而對(duì)改善阻燃中密度纖維板的物 理力學(xué)性能作用不明顯；如果其用量過(guò)大，則體系中含磷化合物的含量相對(duì)降低，使得含磷 化合物對(duì)纖維素和半纖維素的脫水炭化作用減弱，從而需要增加阻燃劑的添加量。根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂型聚合物阻燃劑(磷-氮-硼_胺-金屬-硅-醛)可通過(guò)多 種方式制備，其聚合工藝如下在反應(yīng)釜中加入胺類化合物，攪拌的同時(shí)加入含硼化合物，升溫至65 120°C保 持30 90分鐘，冷卻至45°C以下，以得到聚合物A ；將含磷化合物配成30 60%的水溶液，攪拌的同時(shí)加入含金屬化合物(例如，鋁、
8鈦、鋅、鎂的化合物中的一種或幾種)，升溫到90 130°C保持30 90分鐘，加入含氮化合 物，進(jìn)一步升溫到160 280°C保持30 150分鐘。將冷卻后的聚合物粉碎成顆粒度比80 目更細(xì)的顆粒，以得到聚合物B ；在反應(yīng)釜中加入30 70份的水，攪拌的同時(shí)加入70 30份的聚合物B、聚合物 A,升溫至65 85°C保持30 90分鐘，冷卻至30 50°C ；加入含硅化合物保持30 90 分鐘，加入醛類化合物，升溫到75 95°C保持30 240分鐘，冷卻至45°C以下，從而得到 阻燃劑C。進(jìn)一步地，在此還提供上述根據(jù)本發(fā)明的阻燃劑的制備方法的一些具體實(shí)施例阻燃劑制備方法實(shí)施例1 :在反應(yīng)釜中加入100公斤乙醇胺，攪拌的同時(shí)加入150公斤硼酸，升溫至100°C保 持45分鐘，冷卻至45°C以下，以得到聚合物Al ；在反應(yīng)釜中加入1000公斤85%的磷酸，1000公斤水，攪拌的同時(shí)加入20公斤硫 酸鈦、150公斤氧化鋁，升溫至120°C保持60分鐘，加入500公斤三聚氰胺，進(jìn)一步升溫到 260°C保持120分鐘，將冷卻后的聚合物粉碎成180目的顆粒，以得到聚合物Bi。在反應(yīng)釜中加入35公斤的水，攪拌的同時(shí)加入40公斤的聚合物Bl、10公斤的聚 合物Al，升溫至65°C保持40分鐘，冷卻至30 50°C，加入5公斤硅酸鉀保持30分鐘，加入 10公斤40%的甲醛，升溫到95°C保持120分鐘，冷卻至45°C以下，從而得到阻燃劑Cl。
阻燃劑制備方法實(shí)施例2 在反應(yīng)釜中加入200公斤乙醇胺，攪拌的同時(shí)加入100公斤硼酸、50公斤硼酸鋅， 升溫至100°C保持45分鐘，冷卻至45°C以下，以得到聚合物A2。在反應(yīng)釜中加入1000公斤85%的磷酸，1000公斤水，攪拌的同時(shí)加入10公斤四 氯化鈦、200公斤氫氧化鋁，升溫至120°C保持60分鐘，加入600公斤雙氰胺，進(jìn)一步升溫到 210°C保持90分鐘。將冷卻后的聚合物粉碎成300目的顆粒，以得到聚合物B2。在反應(yīng)釜中加入35公斤的水，攪拌的同時(shí)加入45公斤的聚合物B2、5公斤的聚合 物A2，升溫至65°C保持40分鐘，冷卻至30 50°C，加入3公斤的乙烯基三乙氧基硅烷保持 30分鐘，加入12公斤40%的甲醛，升溫到95°C保持120分鐘，冷卻至45°C以下，從而得到 阻燃劑C2。阻燃劑制備方法實(shí)施例3 在反應(yīng)釜中加入200公斤乙醇胺，攪拌的同時(shí)加入150公斤硼酸、100公斤硼酸砂， 升溫至100°C保持45分鐘，冷卻至45°C以下，以得到聚合物A3。在反應(yīng)釜中加入800公斤85%的磷酸，500公斤水，攪拌的同時(shí)加入200公斤氫氧 化鋁、100公斤氫氧化鎂，升溫至120°C保持60分鐘，加入800公斤磷酸二氫銨，進(jìn)一步升溫 到230°C保持90分鐘。將冷卻后的聚合物粉碎成300目的顆粒，以得到聚合物B3。在反應(yīng)釜中加入35公斤的水，攪拌的同時(shí)加入40公斤聚合物B3、10公斤聚合物 A3，升溫至65°C保持40分鐘，冷卻至30 50°C，加入7公斤硅酸保持30分鐘，加入8公斤 40%的甲醛，升溫到95°C保持120分鐘，冷卻至45°C以下，從而得到阻燃劑C3。利用上述根據(jù)本發(fā)明的阻燃劑，可制造阻燃纖維板。在一個(gè)實(shí)施例中，將計(jì)量后的 阻燃劑與膠粘劑的混合物通過(guò)噴槍噴到熱磨后的纖維上，或者將阻燃劑單獨(dú)噴到熱磨后的 纖維上；使阻燃劑與纖維在纖維排料管和干燥管中充分混合均勻；經(jīng)過(guò)干燥、鋪裝、熱壓、砂光等工序處理之后，制成根據(jù)本發(fā)明的阻燃纖維板，例如中密度纖維板。進(jìn)一步地，在此還提供上述根據(jù)本發(fā)明的阻燃纖維板的制造方法的一些具體實(shí)施例阻燃纖維板制造方法實(shí)施例1 在攪拌罐中加入2000公斤固體含量為50%的脲醛 樹(shù)脂，攪拌的同時(shí)加入1000公斤的阻燃劑Cl，從而得到混合物D1。100公斤的纖維噴涂35 公斤的混合物Dl (其中包括6. 88公斤的固體阻燃劑Cl)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝 進(jìn)行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。阻燃纖維板制造方法實(shí)施例2 100公斤纖維噴涂24公斤固體含量為50%的脲醛 樹(shù)脂、20公斤的阻燃劑Cl (固體阻燃劑為11. 8公斤)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn) 行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。阻燃纖維板制造方法實(shí)施例3 在攪拌罐中加入2000公斤固體含量為50%的脲醛 樹(shù)脂，攪拌的同時(shí)加入1200公斤的阻燃劑C2，從而得到混合物D2。100公斤的纖維噴涂30 公斤的混合物D2(其中包括6. 5公斤的固體阻燃劑C2)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn) 行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。阻燃纖維板制造方法實(shí)施例4 100公斤纖維噴涂24公斤固體含量為50%的脲醛 樹(shù)脂，20公斤的阻燃劑C2 (固體阻燃劑為11. 56公斤)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn) 行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。阻燃纖維板制造方法實(shí)施例5 在攪拌罐中加入2000公斤固體含量為50%的脲醛 樹(shù)脂，攪拌的同時(shí)加入1100公斤的阻燃劑C3，從而得到混合物D3。100公斤的纖維噴涂30 公斤的混合物D3(其中包括6. 4公斤的固體阻燃劑C3)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn) 行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。阻燃纖維板制造方法實(shí)施例6 100公斤纖維噴涂24公斤固體含量為50%的脲醛 樹(shù)脂，20公斤的阻燃劑C3 (固體阻燃劑為12. 04公斤)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn) 行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。為了更好地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明制造的阻燃纖維板的優(yōu)點(diǎn)，以下提供了一些根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)工藝制造的纖維板的比較例，用于與本發(fā)明進(jìn)行對(duì)比。比較例1 :100公斤的纖維噴涂24公斤固體含量為50 %的脲醛樹(shù)脂，按照普通中 密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn)行干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度纖維板。比較例2 在攪拌罐中加入2000公斤固體含量為50%的脲醛樹(shù)脂，攪拌的同時(shí)加 入1000公斤的磷酸雙氰胺，從而得到混合物E1。100公斤纖維噴涂35公斤混合物El (其 中包括11. 67公斤的磷酸雙氰胺固體阻燃劑)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn)行干燥、 鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度纖維板。比較例3 100公斤纖維噴涂36公斤固體含量為50%的脲醛樹(shù)脂、20公斤阻燃劑 溶液(其中包括磷酸二氫銨11公斤、硼酸2公斤)，按照普通中密度纖維板生產(chǎn)工藝進(jìn)行干 燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓、砂光，從而制造出中密度阻燃纖維板。對(duì)于如上所述的根據(jù)本發(fā)明的阻燃纖維板制造方法的實(shí)施例1-6制造阻燃纖維 板和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的纖維板制造方法的比較例1-3制造的纖維板進(jìn)行性能檢測(cè)，具體而 言，依據(jù)GB/T11718《中密度纖維板》的規(guī)定，按照《GB/T 17657人造板及飾面人造板理化 性能試驗(yàn)方法》檢測(cè)上述各纖維板的膠合強(qiáng)度和甲醛釋放量，GB8624B級(jí)檢測(cè)中密度纖維板 的燃燒性能，其檢測(cè)結(jié)果如下表中所示
如果在每100份纖維中添加6 8份根據(jù)本發(fā)明的絕干阻燃劑，則阻燃中密度纖 維板的阻燃性能符合GB8624難燃材料C級(jí)的要求；如果每100份纖維中添加10 12份 根據(jù)本發(fā)明的絕干阻燃劑，則阻燃中密度纖維板的阻燃性能符合GB8624不燃材料B級(jí)的要 求，其具有良好的阻燃性能。根據(jù)本發(fā)明的阻燃中密度纖維板的密度和施膠量與同規(guī)格普通中密度纖維板相 比，僅提高2 5 %，加工使用性能良好。根據(jù)本發(fā)明的阻燃中密度纖維板的靜曲強(qiáng)度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等力學(xué)性能比同規(guī)格 普通中密度纖維板高12 53%，力學(xué)性能顯著提高。根據(jù)本發(fā)明的阻燃中密度纖維板的游離甲醛釋放量由普通中密度纖維板中的 25 30mg/100g降低至本發(fā)明的4. 0mg/100g以下，從而避免人造板中的游離甲醛對(duì)環(huán)境造 成的污染根據(jù)本發(fā)明的阻燃中密度纖維板的煙氣生成速率小于3m2/s2，僅為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 值30m2/s2的1/10，因而可有效降低火災(zāi)時(shí)延期毒性的危害。由此可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明提供的包含阻燃劑的阻燃纖維板，能夠在不改變纖維板的 生產(chǎn)工藝和裝備的條件下制成，因而其制造成本較低。根據(jù)本發(fā)明的阻燃纖維板不僅能夠 顯著提高阻燃纖維板的力學(xué)性能，而且其燃燒性能符合GB8624的B級(jí)或C級(jí)的規(guī)定，并且 能夠降低甲醛釋放量和產(chǎn)煙量，因而是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的高強(qiáng)度環(huán)保阻燃纖維板，可廣泛應(yīng) 用于建筑內(nèi)裝修、阻燃家具生產(chǎn)、阻燃地板生產(chǎn)、船舶和車輛內(nèi)裝修等方面，具有良好的經(jīng) 濟(jì)和社會(huì)效益。
1權(quán)利要求
一種阻燃劑，其特征在于，所述阻燃劑包括含磷、氮、硼、胺、金屬、硅、醛的化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的阻燃劑，其特征在于，所述含金屬化合物為含鋁化合物，且優(yōu)選地進(jìn)一步包括含鈦、鋅、鎂的化合物中的至少一種。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的阻燃劑，其特征在于，所述阻燃劑中的含磷、氮、硼、胺、金屬、硅、醛的化合物的摩爾比為1 0.1 1.0 0.01 0.3 0.001 0.3 0. 03 1. 05 0. 001 0. 25 0.005 0.35，其 中，所述含磷化合物與所述含氮化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 2 0. 4 ；和/或，所述含 磷化合物與所述含硼化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 05 0.2;和/或，所述含磷化合物 與所述胺類化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 01 0. 1 ；和/或，所述含磷化合物與所述含 金屬化合物的摩爾比優(yōu)選地為1 0. 05 0. 3 ；和/或，所述含磷化合物與所述含硅化合 物的摩爾比優(yōu)選地為1 0.02 0.1;和/或，所述含磷化合物與所述醛類化合物的摩爾 比優(yōu)選地為1 0. 02 0. 15。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的阻燃劑，其特征在于，所述含磷化合物是紅磷、正磷酸、偏磷酸、焦磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨、 聚磷酸銨、磷酸胍、磷酸酯中的至少一種；和/或所述含氮化合物是尿素、三聚氰胺、雙氰胺、氨水、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸三銨 中的至少一種；和/或所述含硼化合物是硼酸，硼砂，硼酸鋅，三氧化二硼中的至少一種；和/或 所述胺類化合物是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一種；和/或 所述含硅化合物是氧化硅、硅酸鈉、硅酸鉀中的至少一種；和/或 所述醛類化合物是包含甲醛、乙醛、丁醛、和以甲醛、乙醛、丁醛為原材料制成的樹(shù)脂中 的至少一種。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的阻燃劑，其特征在于，所述含鋁化合物是鋁粉、氧化鋁、氫氧化鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的至少一種；和/或 所述含鈦化合物是硫酸鈦、硫酸氧鈦、二氧化鈦、四氯化鈦、三氯化鈦中的至少一種；和/或 所述含鋅化合物是氧化鋅、氫氧化鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的至少一種；和/或 所述含鎂化合物是氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、氯化鎂、碳酸鎂中的至少一種。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的阻燃劑，其特征在于，戶碰含_七剖勿與戶碰含倒七剖勿的摩爾比為1 0.03-0.3， i也為1 0.05-0.15 ；和/或 所述含磷化合物與所述含鈦化合物的摩爾比為1 0 0. 2，優(yōu)選地為0. 02 0. 1 ；和/或 戶朧含_七剖勿與戶朧含锏七剖勿的摩爾比為1 0-0.25， i也為1 0.05-0.10 ；和/或 所述含磷化合物與所述含鎂化合物的摩爾比為1 0 0.3，優(yōu)選地為1 0.05 0.15。
7.一種阻燃纖維板，其特征在于，所述阻燃纖維板包括纖維、膠粘劑和如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的阻燃劑。
8.如權(quán)利要求7所述的阻燃纖維板，其特征在于，所述纖維、所述膠粘劑、所述阻燃劑的絕干重量百分比為100 6 30 4 30，優(yōu)選 地為100 8 16 7 15，其中所述纖維優(yōu)選地為木纖維。
9.一種用于制造如權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)的所述阻燃纖維板的方法，其特征在于，所 述方法包括將阻燃劑或阻燃劑與膠粘劑的混合物噴到熱磨后的纖維上，經(jīng)過(guò)干燥、鋪裝、熱壓、砂 光工序，制成所述阻燃纖維板。
10.一種用于制造如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的阻燃劑的方法，其特征在于，所述方 法包括將胺類化合物與含硼化合物混合，升溫至65 120°C保持30 90分鐘，然后冷卻至 45°C以下，以得到第一聚合物；在含磷化合物的水溶液中加入含金屬化合物，升溫到90 130°C保持30 90分鐘； 然后加入含氮化合物，進(jìn)一步升溫到160 280°C保持30 150分鐘；將冷卻后的產(chǎn)物粉 碎至細(xì)于80目的顆粒，以得到第二聚合物；將70 30份的第二聚合物、第一聚合物加入到30 70份的水中混合，升溫至65 85°C保持30 90分鐘，然后冷卻至30 50°C ；加入含硅化合物，保持30 90分鐘；加入 醛類化合物，升溫到75 95°C保持30 240分鐘，然后冷卻至45°C以下，從而得到所述阻 燃劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃劑、包含該阻燃劑的阻燃纖維板、及其制造方法。所述阻燃劑中包括含磷、氮、硼、胺、金屬、硅、醛的化合物。本發(fā)明提供的阻燃纖維板包含纖維、膠粘劑和阻燃劑，并通過(guò)將阻燃劑或阻燃劑與膠粘劑的混合物噴到熱磨后的纖維上且經(jīng)過(guò)干燥、鋪裝、熱壓、砂光等工序制成，其中不改變纖維板的生產(chǎn)工藝和裝備，因而其制造成本較低。本發(fā)明提供的阻燃纖維板能夠顯著提高阻燃纖維板的力學(xué)性能，而且燃燒性能符合GB8624的B級(jí)或C級(jí)的規(guī)定，并且能夠降低甲醛釋放量和產(chǎn)煙量，因而是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的高強(qiáng)度環(huán)保阻燃纖維板，可廣泛應(yīng)用于建筑內(nèi)裝修、阻燃家具生產(chǎn)、阻燃地板生產(chǎn)、船舶和車輛內(nèi)裝修等方面，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C09K21/12GK101892057SQ200910302388
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者羅文圣 申請(qǐng)人:北京盛大華源科技有限公司;羅文圣