CN101623886A - 一种抗流失高效阻燃木材及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗流失高效阻燃木材，含有碳酸盐或酸式碳酸盐与氧化物溶胶复合物。所述的氧化物溶胶包括SiO2溶胶、Al2O3溶胶或SiO2/Al2O3复合溶胶或过渡金属氧化物溶胶或稀土氧化物溶胶。本发明利用无机阻燃剂阻燃效率高、价格便宜、配制简单的优点，与氧化物溶胶共用，克服无机阻燃剂吸潮、耐候性差、遇水或环境湿度大时容易流失等缺点，在提高了阻燃效率的同时提高了材料的耐流失性能，本发明的优点是：1.处理工艺简单，反应条件温和容易控制，在较低的温度和常压下可实现工业化生产；2.阻燃剂为无机阻燃体系，阻燃效率高，价格较低而且阻燃液可循环使用；3.阻燃体系具有一定的耐淋洗性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗流失高效阻燃木材及处理方法，属于化工阻燃材料制备技术领域。
背景技术
木材属于天然高分子，是主要的建筑结构材料，也是室内装修装饰的主要材料。但是，木材在受热时，其内部和表面将发生一系列的物理化学反应。在氧的存在下，气体产物发生氧化，最终会剧烈燃烧。因此，为了预防木材燃烧带来的火灾危害，必须对木材及其木制品进行必要的阻燃处理。
木材阻燃处理按照处理工艺分为：表面涂覆和溶剂浸渍处理两种方法，处理木材的阻燃剂自1821年首先提出用磷酸铵、氯化铵和硼砂以来到现在，应用广泛的木材阻燃成分仍是含氮、磷、硼、硅、铵等元素的化合物。如：聚磷酸铵、磷酸氢二铵、硼酸、硅酸钠等。虽然以无机化合物为主的传统配方阻燃效果好、价格便宜、配制简单，但却有吸潮的缺点，耐候性差，遇水或环境湿度大时容易流失，处理样品有效期短等缺点。为克服这些缺点，具有抗流失、耐候性强、效果持久的阻燃剂得到广泛重视，并有了较大发展。1973年，采用可聚合单体直接在无机阻燃剂处理的木材中塑化，以高分子材料将无机阻燃剂固化在木材中，很好的克服了上述缺点。但有机阻燃剂相对来说价格较高，限制了其推广应用。1993年，研制出一种阴阳离子体系阻燃剂：先用一种阴离子((NH4)2HPO4，Na2HPO4溶液)浸渍木材，再用一种阳离子(如Al2(SO4)3，BaCl2，Ba(OH)2)溶液)处理，在木材中形成一种非水溶性阻燃防腐物质。在保留阻燃剂高效率的同时，使产品的耐水性得到改善，但有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗流失高效阻燃木材及制备方法，以期利用无机阻燃剂阻燃效率高、价格便宜、配制简单的优点，同时克服无机阻燃剂吸潮、耐候性差、遇水或环境湿度大时容易流失等缺点。
本发明的目的是这样实现的：这种抗流失高效阻燃木材，其特征包括：阻燃木材含有碳酸盐或酸式碳酸盐与氧化物溶胶复合物。
所述的抗流失高效阻燃木材，所述的氧化物溶胶包括SiO2溶胶、Al2O3溶胶或SiO2/Al2O3复合溶胶或过渡金属氧化物溶胶或稀土氧化物溶胶。
所述抗流失高效阻燃木材的处理方法，包括如下步骤：
A、首先将木材用质量比为1∶1～1∶50的水在室温至90℃浸泡0.5-8小时，然后在室温～85℃干燥6～24小时；
B、用质量浓度为1％～20％的可溶性碳酸盐或酸式碳酸盐水溶液在室温～90℃条件下浸泡0.5～4小时，溶液与木材的质量比为50∶1～10∶1，然后在60～85℃条件下烘干8～24小时，得到碳酸盐或酸式碳酸盐溶液阻燃木材制品；
C、用氧化物溶胶在室温～90℃条件下浸泡0.5～4小时，溶溶胶与木材的质量比为50∶1～10∶1，再在60～85℃条件下烘干8～24小时，得到碳酸盐或酸式碳酸盐/氧化物溶胶复合阻燃木材制品。
本发明利用无机阻燃剂阻燃效率高、价格便宜、配制简单的优点，与氧化物溶胶共用，克服无机阻燃剂吸潮、耐候性差、遇水或环境湿度大时容易流失等缺点，在提高了阻燃效率的同时提高了材料的耐流失性能，实际上是利用了在燃烧过程中形成了具有隔热、隔氧作用的无机盐类，本发明的优点是：1、处理工艺简单，反应条件温和容易控制，在较低的温度和常压下可实现工业化生产；
2、阻燃剂为无机阻燃体系，阻燃效率高，价格较低而且阻燃液可循环使用；
3、阻燃体系具有一定的耐淋洗性能。
具体实施方式
1、将准备好的木材用质量浓度为1、5、10、20％的碳酸钾水溶液分别在室温条件下浸泡1.5小时，溶液与木材的质量比为30∶1，取出，在70℃下烘干24小时，得到碳酸钾溶液阻燃木材制品；
2、制备溶胶(制备方法无特殊要求)；
(1)制备浓度为2.09M的SiO2溶胶；
(2)制备浓度为1.02M的Al2O3溶胶；
(3)制备浓度分别为0.7/1.0M，0.85/0.60M的SiO2/Al2O3复合溶胶；
3、用制备溶胶直接处理木材(用于对比试验)
将准备好的木材用制备所得到的溶胶分别在室温条件下浸泡1.0小时，溶胶与木材的质量比为30∶1，取出，在70℃下烘干24小时，得到溶胶阻燃木材制品。
4、用溶胶处理得到的碳酸盐或酸式碳酸盐溶液阻燃木材(用于对比试验)
用制备的溶胶在室温条件下分别浸泡步骤1得到的碳酸钾阻燃木材1.0小时，溶胶与木材的质量比为30∶1，然后在70℃下烘干24小时，得到溶胶/碳酸盐或酸式碳酸盐复合阻燃木材制品。
5、样品的抗流失性能测试指将不同阻燃剂处理过的阻燃样品浸泡在与阻燃样品的质量比为30∶1的去离子水中分别为10min、20min、30min，然后将样品在70℃下烘干24小时，得到耐水性实验阻燃木材制品。
6、阻燃样品的阻燃性能及抗流失性能测试结果
极限氧指数(LOI)是在氮氧混合气体中，维持样品燃烧所需的最小氧气百分数，用来表征样品的阻燃效果。按ASTM D2863-2000标准，使用HC-2氧指数仪(南京江宁分析仪器厂)测定。
表1 K2CO3与溶胶体系处理样品的阻燃性能
表2样品不同浸泡时间的氧指数(LOI)
上述实施例表1试验数据主要是为了说明碳酸盐和溶胶共同使用比单纯碳酸盐处理的或单纯溶胶处理的木材都要好；而且与表2中的耐水性实验相呼应，碳酸盐和溶胶共同使用样品的耐水性得到增强。
本发明列举的实施例旨在更进一步地阐明这种抗流失高效阻燃木材的制备方法及应用方向，而不对本发明的保护范围构成任何限制。
Claims (3)
1、一种抗流失高效阻燃木材，其特征包括：阻燃木材含有碳酸盐或酸式碳酸盐与氧化物溶胶复合物。
2、根据权利要求1所述的抗流失高效阻燃木材，其特征包括：所述的氧化物溶胶包括SiO2溶胶、Al2O3溶胶或SiO2/Al2O3复合溶胶或过渡金属氧化物溶胶或稀土氧化物溶胶。
3、根据权利要求1所述抗流失高效阻燃木材的处理方法，其特征包括如下步骤：
A、首先将木材用质量比为1∶1～1∶50的水在室温至90℃浸泡0.5-8小时，然后在室温～85℃干燥6～24小时；
B、用质量浓度为1％～20％的可溶性碳酸盐或酸式碳酸盐水溶液在室温～90℃条件下浸泡0.5～4小时，溶液与木材的质量比为50∶1～10∶1，然后在60～85℃条件下烘干8～24小时，得到碳酸盐或酸式碳酸盐溶液阻燃木材制品；
C、用氧化物溶胶在室温～90℃条件下浸泡0.5～4小时，溶溶胶与木材的质量比为50∶1～10∶1，再在60～85℃条件下烘干8～24小时，得到碳酸盐或酸式碳酸盐/氧化物溶胶复合阻燃木材制品。
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