一种无卤高效木材用阻燃剂及其制备方法与应用

本发明涉及木材阻燃剂，具体涉及一种无卤高效木材用阻燃剂及其制备方法与应用。背景技术：1、木材是一种主要由纤维素、半纤维素和木质素构成的多孔性复杂天然有机物质，是一种生物材料，除了可再生性以外，以其质量轻、强重比高、弹性好、耐冲击、纹理色调丰富美观、加工容易等独特的材料性能和优良的环境学特性被广泛用于装饰装修等领域。木材因其易燃特性而在使用时有一定的局限性，并且木材中含有大量的羟基和羟甲基等含氧极性基团,吸湿性强，容易发霉腐朽，因此对木材进行处理，降低木材易燃性和吸湿性有着现实且重要的意义。2、现有的无机阻燃材料是最早使用的阻燃剂，成本低、生产方法简单，但是吸湿性较强，不适合在木材上应用；含卤阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的卤化氢气体，会对周围生物造成二次伤害，污染环境；以聚磷酸铵为基础的磷氮类无卤阻燃剂毒性低，具有较好的阻燃性能，但是吸湿性较强，热稳定性差，现有研究多集中在提高阻燃剂阻燃性能上，对降低木材的吸湿性少有研究。3、有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明结合相关领域多年的设计及使用经验，设计了一种无卤高效木材用阻燃剂及其制备方法与应用来克服上述缺陷。技术实现思路1、对于现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种无卤高效木材用阻燃剂及其制备方法与应用，由无卤高效木材用阻燃剂制得的阻燃木材的氧指数达35.6％以上，烟密度等级sdr≤75，总热释放率≤58.71mj/m2，阻燃效果好，性能稳定，无卤高效木材用阻燃剂具有低的吸湿性，同时降低木材的吸湿性，减少木材出现发霉腐朽的情况。2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：3、一种无卤高效木材用阻燃剂，由以下质量份数原料制备而成：阻燃剂组分75-95份、渗透剂1-10份、分散剂1-5份和防霉剂1-10份；4、所述阻燃剂组分为三聚氰胺、氰尿酸和磷酸三聚氰胺的混合物。5、优选的，所述阻燃剂组分由以下质量份数原料制备而成：三聚氰胺31-51份、氰尿酸33-53份和磷酸三聚氰胺10-29份。6、优选的，所述阻燃剂组分88份、渗透剂4份、分散剂4份和防霉剂4份。7、优选的，所述渗透剂为硫酸化蓖麻油、十二烷基磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和聚醚中的一种或几种组成的混合物。8、优选的，所述分散剂为二乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇中的一种或几种组成的混合物。9、优选的，所述防霉剂为氰尿酸、苯甲酸钠、双乙酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种组成的混合物。10、本发明还提供了一种无卤高效木材用阻燃剂的制备方法，由以下步骤制备而成：11、(1)按质量份数称取阻燃剂组分各原料并混合，搅拌10-30min；12、(2)按质量份数称取无卤高效木材用阻燃剂的各原料并混合，搅拌10-60min后烘干、粉碎、过200目筛后即得无卤高效木材用阻燃剂。13、优选的，所述搅拌过程中转速控制在1000-8000r/min；14、所述搅拌过程均在常温下进行。15、采用本发明的无卤高效木材用阻燃剂在木材处理中的应用，包括以下步骤：16、(1)将木材微波处理10-30min；17、(2)将无卤高效木材用阻燃剂溶于水配制成质量浓度为15-30％的阻燃液；18、(3)将步骤(1)处理后的木材放入高压浸渍处理罐中，抽真空至0.08mpa-0.20mpa,保持10-30min，将步骤(2)中的阻燃液注入高压浸渍处理灌中，加压至0.12mpa-0.20mpa,保持30-100min，泄压排除阻燃液；19、(4)将步骤(3)处理后的木材取出，在50-80℃烘干8-15h，得到阻燃木材。20、优选的，所述步骤(4)中在70-80℃烘干8-15h。21、该发明的有益之处在于：22、1.本发明中无卤高效木材用阻燃剂阻燃性能好，且环保无污染，经其制得的阻燃木材氧指数达35.6％以上，烟密度等级sdr≤75，总热释放率≤58.71mj/m2。利用木材在50-80℃下烘干过程中，使阻燃剂组分中的三聚氰胺与氰尿酸受热反应生成三聚氰胺氰尿酸，三聚氰胺氰尿酸和磷酸三聚氰胺发挥协同作用，将热分解温度从250℃降至228℃，热分解提供的氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸汽等气体，可以稀释空气中的氧气同时促进炭化层的形成，形成多孔泡沫炭层，多孔泡沫炭层隔断了木材与空气的接触，降低热传导性，有利于离火自熄；三聚氰胺氰尿酸分解吸热可以降低木材表面温度，有效地抑制可燃性气体的生成，提高阻燃性；磷酸三聚氰胺中的磷提供酸源，促进木材表面形成炭化层；氰尿酸具有防霉性，可以与防霉剂协同提高木材的防霉性。23、2.本发明中的渗透剂通过填充木材的微小孔隙，可以防止水分、湿气和虫害侵入木材内部，降低木材吸湿性，防霉剂含有抗菌成分，可以有效防止由于阻燃剂加入造成的霉菌的生长，渗透剂与防霉剂协同降低木材发霉，渗透剂使各组分相容性良好，分散更均匀，提高阻燃剂的阻燃效果。技术特征：1.一种无卤高效木材用阻燃剂，其特征在于，由以下质量份数原料制备而成：阻燃剂组分75-95份、渗透剂1-10份、分散剂1-5份和防霉剂1-10份；2.根据权利要求1所述的一种无卤高效木材用阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂组分由以下质量份数原料制备而成：三聚氰胺31-51份、氰尿酸33-53份和磷酸三聚氰胺10-29份。3.根据权利要求1所述的一种无卤高效木材用阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂组分88份、渗透剂4份、分散剂4份和防霉剂4份。4.根据权利要求1所述的一种无卤高效木材用阻燃剂，其特征在于，所述渗透剂为硫酸化蓖麻油、十二烷基磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠和聚醚中的一种或几种组成的混合物。5.根据权利要求1所述的一种无卤高效木材用阻燃剂，其特征在于，所述分散剂为二乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇中的一种或几种组成的混合物。6.根据权利要求1所述的一种无卤高效木材用阻燃剂，其特征在于，所述防霉剂为氰尿酸、苯甲酸钠、双乙酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种组成的混合物。7.一种无卤高效木材用阻燃剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而成：8.根据权利要求7所述的一种无卤高效木材用阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌过程中转速控制在1000-8000r/min；9.一种无卤高效木材用阻燃剂在木材处理中的应用，其特征在于，包括以下步骤：10.根据权利要求9所述的一种无卤高效木材用阻燃剂在木材处理中的应用，其特征在于，所述步骤(4)中在70-80℃烘干8-15h。技术总结本发明公开了一种无卤高效木材用阻燃剂及其制备方法与应用，它属于木材阻燃剂技术领域，由以下质量份数组成：阻燃剂组分75‑95份、渗透剂1‑10份、分散剂1‑5份和防霉剂1‑10份，阻燃剂组分为三聚氰胺、氰尿酸和磷酸三聚氰胺的混合物。本发明以三聚氰胺、氰尿酸和磷酸三聚氰胺复配形成阻燃剂组分，三聚氰胺与氰尿酸反应生成三聚氰胺氰尿酸，与磷酸三聚氰胺协同降低热分解温度，在228℃时就可以分解提供气体，稀释空气中的氧气，促进炭化层的形成，隔断木材与空气的接触，具有良好的阻燃效果，环保高效，吸湿性低；渗透剂防止水分、湿气和虫害侵入木材内部，降低木材吸湿性；防霉剂防止霉菌生长，提高木材使用寿命；分散剂使各组分分散均匀。技术研发人员：谷正,丁忠锋,王海涛,杜晓娟,孙凌刚受保护的技术使用者：青岛大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16