一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂、水性难燃胶合板、制备方法和应用与流程

本发明涉及阻燃剂领域，具体涉及一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂、水性难燃胶合板、制备方法和应用。

背景技术：

水性胶合板是近两年在我国率先发展起来的新一代环保型木质人造板产品。其是水性无醛胶应用于普通胶合板生产而衍生出来的一类新产品，由于其在整个生产过程中无甲醛等醛类有害物质添加，因此是真正环保的绿色产品。但是，水性无醛胶应用于难燃胶合板的生产时，确遇到了现有类型的阻燃剂与水性无醛胶不相容的问题。主要体现在以下三个问题：①抑制水性无醛胶的固化反应速度，冷压难成型，热压胶合强度差；②与水性无醛胶无法相容，相接触就发生反应，导致胶水容易干胶、提前固化，阻燃剂则提前分解、失效；③与水性无醛胶没有协同阻燃的效果，导致阻燃剂原有效力降低，用量大为增加。现有阻燃剂的共同点是与水性无醛胶的相容性、协效性较差。据了解，目前国内外实际上还没有针对于水性无醛胶而研发成功并公开销售的水性难燃胶合板用阻燃剂。因此，研发一种能与水性无醛胶相容，适用于水性难燃胶合板生产的阻燃剂，是工厂利用水性无醛胶开发生产无醛水性难燃胶合板必须要解决的一个技术问题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂、水性难燃胶合板及其制备方法和应用。本发明的阻燃剂，可制成溶液后使用，其不含卤族元素、环保无毒，与水性无醛胶相容，与水性无醛胶接触不会发生反应，对水性无醛胶的固化胶合没有不良影响，不会影响无醛水性难燃胶合板的冷压和热压效果，对产品胶合强度、浸渍剥离等理化性能没有明显的影响，用于水性胶合板的生产可以制造高品质、高性能的无醛水性难燃胶合板。

具体地，本发明提供一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，其由下述重量份的各成分制成：

磷氮系弱酸性无机盐类化合物16～20份、磷氮系弱碱性无机盐类化合物2～4份、硼系无机类化合物4～6份、氮系无机铵盐类化合物5～7份、多元醇类化合物2～4份、液态纯净水70～90份。

其中，所述磷氮系弱酸性无机盐类化合物为gup01、gup02、gup03中的一种或几种。

此外，所述磷氮系弱碱性无机盐类化合物为zrk12、zrk13、zek14中的一种或几种。

此外，所述硼系无机类化合物by10、by11、by12中的一种或几种。

此外，所述氮系无机铵盐类化合物ls01、ls02、ls03中的一种或几种。

此外，所述多元醇类化合物pv10、pv11、pv12中的一种或几种。

本发明还提供一种如上所述水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂的制备方法，其将所有成分均匀混合后过滤制得水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂。

此外，本发明还提供一种水性难燃胶合板，其以如上所述的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂作为阻燃剂而制得，且阻燃剂载药量为≥60kg/m³。

除上述外，本发明还提供一种所述水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂的应用，其在水性难燃胶合板的制备中，将木材单板浸泡在该阻燃剂中制成阻燃单板而进一步制备水性难燃胶合板，且控制该阻燃剂载药量≥60kg/m³。

更为具体地，本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，以磷氮系弱酸性无机盐类化合物为膨胀型阻燃剂，所述磷氮系弱酸性无机盐类化合物可以是兰州科天水性科技有限公司生产的gup01、gup02、gup03中的一种或几种，优选品质等级为工业级优等品。该磷氮系弱酸性无机盐类化合物的膨胀型阻燃剂在复合阻燃剂中的主要作用是，吸热、隔热、隔氧、切断燃烧反应链，限制热量向木材内部传递，阻滞明火的产生或火焰的蔓延。

此外，本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，以磷氮系弱碱性无机盐类化合物为抑烟阻燃剂，所述磷氮系弱碱性无机盐类化合物可以是兰州科天水性科技有限公司生产的zrk12、zrk13、zek14中的一种或几种，优选品质等级为工业级优等品。该磷氮系弱碱性无机盐类化合物的抑烟阻燃剂在复合阻燃剂中的主要作用是，阻滞有焰燃烧，控制发烟量，吸收或稀释烟气，遇到高温反应产生不燃性气体与保护层。

此外，本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，以硼系无机类化合物为抗滴落阻燃剂，所述硼系无机类化合物可以是兰州科天水性科技有限公司生产的by10、by11、by12中的一种或几种，优选品质等级为工业级优等品。该硼系无机类化合物的抗滴落阻燃剂在复合阻燃剂配方中的主要作用是，控制燃烧滴落物，吸收或稀释热量，遇到高温反应产生水蒸气等不燃性气体与氧化物隔热、隔氧保护层。

此外，本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，以氮系无机铵盐类化合物为协效阻燃剂，该氮系无机铵盐类化合物可以为兰州科天水性科技有限公司生产的ls01、ls02、ls03中的一种或几种，优选品质等级为工业级优等品。该氮系无机铵盐类化合物的协效阻燃剂在复合阻燃剂配方中的主要作用是，提高各阻燃剂组分的配伍性、相容性，提高单一组分的阻燃效力，减少单一组分的使用量，遇到高温时也能够起到吸热、隔热、隔氧以及分解形成保护层、降低传热速度的阻燃作用。

此外，本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，以多元醇类化合物为成炭剂，该成炭剂可以是兰州科天水性科技有限公司生产的pv10、pv11、pv12中的一种或几种，优选品质等级为工业级优等品。该多元醇类化合物的成炭剂其在复合阻燃剂配方中的主要作用是，提高木材成炭的效力，使木材受热时迅速形成碳化层，起到吸热、隔热、绝热等作用，减少明火、火焰或燃烧的产生。

此外，本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，以液态、纯净的水h2o为药剂分散载体，所述水可以是自来水、蒸馏水等，其作用是溶解、承载各配方组分，并使其分散均匀。

本发明所述的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂的制备方法，包括如下步骤与技术要求：

a、第一步，备料。按照上述配方及其技术要求，提前准备所需的各种材料。各配方组分的实际用料量，按照上述配方的重量份比例，以及复合阻燃剂实际需制备的总量，进行倍数换算即可得出相应的数值。

b、第二步，混合溶解配方中固体的药剂组分。将配方中各固体药剂组分的材料分别添加到溶解槽中，添加次序不作限制。然后，再往溶解槽中添加符合配方比例的、一定量的药剂分散载体(液态纯净的水h2o)。药剂固体组分与药剂分散载体都添加完成之后，即可启动溶解槽自带的搅拌器，将槽内物质搅拌、分散、溶解成完全溶解的混合溶液。

c、第三步，阻燃剂溶液过滤、存放、待用。复合阻燃剂各组分完成混合溶解之后，经过滤去除不溶物杂质，即可将其注入并储存于专用的药水池内，待用。

按照上述配方和制备方法，所制备的复合阻燃剂溶液，在常态下各组分之间相互兼容，无明显气味，其外观为无色透明或浅黄色透明的澄清溶液，其ph值约为6～8，对自然环境的影响与常见的氮磷硼类农业化肥相当，产品或人体接触安全无危害，木材接触不变色，在常温常压下性能稳定，且耐高温高压，不易分解、挥发，有效使用期为长期。该复合阻燃剂，可现配现用，也可预先制备后存放待用。

该环保型复合阻燃剂，用于生产水性胶合板时，应按图1所示的方法步骤进行使用，且阻燃剂干剂载药量≥60公斤/m³时，可获得b1(b-s1,d0,t1)级的阻燃效果，样板氧指数检测值≥60％。具体使用方法是：①利用木材是多孔性材料的特点，用阻燃剂溶液浸泡胶合板生产用的木材单板材料，使木材单板吸收有一定量的阻燃剂溶液。②然后，对吸收有一定量阻燃剂溶液的单板，进行干燥处理；木材单板中的水分受热挥发，而木材单板中的阻燃剂则沉积吸附在木材内部，使木材单板具有阻燃性能。③将具有阻燃性能的木材单板用于水性胶合板的生产，经涂布水性无醛胶、组坯、冷压、热压等制板工序的加工，即可制得具有阻燃性能的无醛水性胶合板(即无醛水性难燃胶合板)。在该复合阻燃剂应用于水性胶合板，制造水性难燃胶合板的生产过程中，阻燃剂与水性无醛胶能够相容共聚，相互接触时不会发生反应，也不会抑制或加速水性无醛胶水的固化胶合；板材冷压、热压的效果正常，产品胶合强度、浸渍剥离等理化性能则未受到任何明显的影响。

该复合阻燃剂的阻燃机理的示意图，如图2所示。具体的阻燃机理为：当板材表面受到热源4的作用，加热到一定程度时，板材内的阻燃剂将会逐步分解，并释放出无毒、无刺激性、无腐蚀性的不燃性气体并生成其他具有阻燃作用的物质，这些反应生成物可在板材表面上形成一层保护层1。该保护层1中的不燃性气体，起到吸热与稀释、隔绝氧气源5的作用，对燃烧的产生有阻碍效果。而保护层1中的其他固液体反应物，则可促使与保护层1相邻的、一定厚度的木材层3发生炭化，并形成碳化层2；此炭化层2，在形成的过程中大量吸收热量，起到吸热、隔热与阻挡热量向内部木材层3继续传递的作用。此外，该复合阻燃剂中的各组分除了具有共同的阻燃功效之外，还各有侧重点功效，能够在木材“受热--炭化--热解--着火”的过程中分别或协同起到减少明火的产生、减少发烟量、减少燃烧滴落物以及烟气毒性的效用，从而达到更好的协同阻燃的效果。

有益效果

本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂，不含卤族元素、环保无毒，与水性无醛胶相容，与水性无醛胶接触不会发生反应，对水性无醛胶的固化胶合没有明显的不良影响，不会影响无醛水性难燃胶合板的冷压和热压效果，对产品胶合强度、浸渍剥离等理化性能没有明显的影响，用于水性胶合板的生产可以制造高品质、高性能的无醛水性难燃胶合板。该种阻燃剂除了品质与性能较优之外，还具有原材料容易购买获得，生产制备成本较低的突出特点；因此，性价比较高，具有较高的实用性和推广价值。

附图说明

图1是水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂的使用方法的示意图。

图2是水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂的阻燃机理的示意图。

附图标记说明

1、保护层；2、炭化层；3、木材层；4、热源；5、氧气源；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详述，但本发明并不限定于这些实施例。

实施例1：一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂及其制备和应用(a)

(一)阻燃剂的配方

(1)膨胀型阻燃剂：材料选用磷氮系弱酸性无机盐类化合物gup01(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量16公斤；

(2)抑烟阻燃剂：材料选用磷氮系弱碱性无机盐类化合物zrk13(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量2公斤；

(3)抗滴落阻燃剂：材料选用硼系无机类化合物by10(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量4公斤；

(4)协效阻燃剂：材料选用氮系无机铵盐类化合物ls02(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量6公斤；

(5)成炭剂：材料选用多元醇类化合物pv12(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量2公斤；

(6)药剂分散载体：材料选用液态的纯净自来水(h2o)，用量80公斤；

(二)阻燃剂的制备方法

a、第一步，备料。按照上述配方及其技术要求，提前准备所需的各种材料。

b、第二步，混合溶解配方中固体的药剂组分。将配方中各固体药剂组分的材料分别添加到溶解槽中，添加次序不作限制。然后，再往溶解槽中添加药剂分散载体(液态纯净的自来水h2o)。药剂固体组分与药剂分散载体都添加完成之后，即可启动溶解槽自带的搅拌器，将槽内物质搅拌、分散、溶解成完全溶解的混合溶液。

c、第三步，阻燃剂溶液过滤、存放、待用。复合阻燃剂完成混合溶解之后，经过滤去除不溶物杂质，即可将其定量注入、储存于专用的药水池内，待用。

按照上述配方与制备方法，即可制得本发明的水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂(溶液)。

(三)阻燃剂的使用与效果

采用常温常压浸泡的方法，将木材单板在预先配制好的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，确保阻燃剂干剂载药量≥60公斤/m³；然后，将木材单板自然晒干到含水率≤16％；之后，按照水性胶合板的制板工艺，对干燥的阻燃单板进行涂胶、组坯、冷压、热压、砂光、锯边等加工，制成无醛水性难燃胶合板成品。并对成品抽样检测其阻燃性能与主要理化性能。实际生产应用的结果表明，该种阻燃剂能够与水性无醛胶相容，不影响正常工艺的生产，冷压、热压效果正常。样板检测结果表明，产品胶合板强度检出值为2.19mpa(标准规定值≥0.7mpa)；浸渍剥离检测结果合格，胶层未开胶(标准规定值：试件各边任一胶层剥离长度＜25mm)；阻燃性能氧指数检出值为68.3％。由上述应用试验的验证结果可知，该阻燃剂用于水性胶合板，可生产较高性能的水性难燃胶合板；阻燃剂可与水性无醛胶相容，阻燃剂的使用对正常生产没有造成影响，产品具有较好的理化性能和阻燃性能，应用效果较好。

实施例2：一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂及其制备和应用(b)

(一)阻燃剂的配方

(1)膨胀型阻燃剂：材料选用磷氮系弱酸性无机盐类化合物gup03(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量20公斤；

(2)抑烟阻燃剂：材料选用磷氮系弱碱性无机盐类化合物zrk12(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量4公斤；

(3)抗滴落阻燃剂：材料选用硼系无机类化合物by12(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量6公斤；

(4)协效阻燃剂：材料选用氮系无机铵盐类化合物ls03(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量6公斤；

(5)成炭剂：材料选用多元醇类化合物pv10(供应厂家：兰州科天水性科技有限公司)，工业级优等品，用量4公斤；

(6)药剂分散载体：材料选用液态的纯净自来水(h2o)，用量80公斤；

(二)阻燃剂的制备方法

a、第一步，备料。按照上述配方及其技术要求，提前准备所需的各种材料。

b、第二步，混合溶解配方中固体的药剂组分。将配方中各固体药剂组分的材料分别添加到溶解槽中，添加次序不作限制。然后，再往溶解槽中添加药剂分散载体(液态纯净的自来水h2o)。药剂固体组分与药剂分散载体都添加完成之后，即可启动溶解槽自带的搅拌器，将槽内物质搅拌、分散、溶解成完全溶解的混合溶液。

c、第三步，阻燃剂溶液过滤、存放、待用。复合阻燃剂完成混合溶解之后，经过滤去除不溶物杂质，即可将其定量注入、储存于专用的药水池内，待用。

按照上述配方与制备方法，即可制得本发明所指的一种水性难燃胶合板用环保型复合阻燃剂(溶液)。

(三)阻燃剂的使用与效果

采用常温常压浸泡的方法，将木材单板在预先配制好的复合阻燃剂溶液中浸泡24小时，确保阻燃剂干剂载药量≥60公斤/m³；然后，将木材单板自然晒干到含水率≤16％；之后，按照水性胶合板的制板工艺，对干燥的阻燃单板进行涂胶、组坯、冷压、热压、砂光、锯边等加工，制成无醛水性难燃胶合板成品。并对成品抽样检测其阻燃性能与主要理化性能。实际生产应用的结果表明，该种阻燃剂能够与水性无醛胶相容，不影响正常工艺的生产，冷压、热压效果正常。样板检测结果表明，产品胶合板强度检出值为1.35mpa(标准规定值≥0.7mpa)；浸渍剥离检测结果合格，胶层未开胶(标准规定值：试件各边任一胶层剥离长度＜25mm)；阻燃性能氧指数检出值为83.7％。由上述应用试验的验证结果可知，该阻燃剂用于水性胶合板，可生产较高性能的水性难燃胶合板；阻燃剂可与水性无醛胶相容，阻燃剂的使用对正常生产没有造成影响，产品具有较好的理化性能和阻燃性能，应用效果较好。