專(zhuān)利名稱(chēng)：木材阻燃防腐多功能藥劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類(lèi)新的木材阻燃防腐多功能藥劑的組成、其制備技術(shù)及其在室內(nèi)木材阻燃防腐、防蟲(chóng)中的應(yīng)用技術(shù)。適用于室內(nèi)木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、室內(nèi)木質(zhì)裝飾、木地板、大芯板、木質(zhì)防火門(mén)窗等的處理。
背景技術(shù)：
木材阻燃防腐藥劑處理可以提高木材的阻燃耐久性能。目前國(guó)內(nèi)因?yàn)槌杀驹颍褂玫哪静淖枞紕┒酁闊o(wú)機(jī)鹽類(lèi)(如磷酸銨、聚磷酸銨、硼化物等)，易吸潮，阻燃劑容易滲出至木材表面，特別是在國(guó)內(nèi)南方地區(qū)，且對(duì)抗彎彈性模量、抗彎強(qiáng)度有不同程度的降低。美國(guó)專(zhuān)利US 4373010(Oberley)中報(bào)道磷酸脒基脲(GUP)、硼酸(70∶30)作為阻燃劑，并介紹磷酸脒基脲的合成方法，由1∶1摩爾的雙氰胺、磷酸制備，反應(yīng)溫度80℃，有5-20％未反應(yīng)的原料，溫度太高生成的不溶物增加，阻燃處理時(shí)需要50℃熱水溶解阻燃藥劑，不便操作，另外造成未反應(yīng)原料的浪費(fèi)。美國(guó)專(zhuān)利US 6652633(Pasek et al)中介紹磷酸脒基脲/硼酸的合成及使用方法，雙氰胺、磷酸、硼酸的摩爾比為1∶1∶1.42，雙氰胺、磷酸反應(yīng)35分鐘后，硼酸加入，磷酸脒基脲的轉(zhuǎn)化率較US 4373010(Oberley)報(bào)道的高，阻燃劑的使用也較方便。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL 97118353.8中介紹磷酸脒基脲由摩爾比1∶1雙氰胺、磷酸在90-120℃轉(zhuǎn)化而成，可以分離純化磷酸脒基脲，未反應(yīng)的原料可以下次繼續(xù)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明阻燃防腐劑的制備如下水中加入尿素、雙氰胺，加熱至50℃后，尿素、雙氰胺溶解，慢慢加入磷酸，在溫度80-95℃反應(yīng)，反應(yīng)至溶液的pH值為4.0時(shí)，加入硼酸、硼砂，繼續(xù)維持溫度80-95℃ 60分鐘，最后加入N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯。與US 4373010(Oberley)不同，本發(fā)明專(zhuān)利加入硼酸、硼砂后，繼續(xù)維持溫度80-95℃ 60分鐘，使原料充分反應(yīng)。木材阻燃防腐劑成分中的重量百分比硼酸24-30％、硼砂2-8％、N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯0.05-0.2％，其它65-71％為尿素、雙氰胺、磷酸反應(yīng)后生成的磷酸脒基脲等混合物。制備阻燃防腐劑原料的摩爾比尿素∶雙氰胺為0-0.07∶1；雙氰胺(及尿素)磷酸為1∶0.85-1.00。本發(fā)明降低了原料磷酸的使用量，克服了未反應(yīng)的磷酸使溶液的pH值偏低、酸性增加而對(duì)木材的降解。本發(fā)明專(zhuān)利中原料中加入少量的N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯，防治處理過(guò)程中木材的邊材變色。本發(fā)明的原料中加入一定量的硼砂，藥劑的溶解性能較好，處理時(shí)較方便。另外，與其它發(fā)明專(zhuān)利不同，本發(fā)明專(zhuān)利原料中可有少量尿素，尿素∶雙氰胺摩爾比為0-0.07∶1。
本發(fā)明藥劑采用真空加壓或常壓浸漬的方法處理木材，本藥劑除提高木材阻燃性能之外，兼有木材防腐、尺寸穩(wěn)定、抗吸潮、防藍(lán)變、無(wú)腐蝕性、無(wú)毒、無(wú)味、基本不降低木材的抗彎強(qiáng)度及膠合性能、不影響木材的顏色及油漆等性能，適用于室內(nèi)木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、室內(nèi)木質(zhì)裝飾、木地板、大芯板、木質(zhì)防火門(mén)窗等木制品的處理。
本發(fā)明藥劑的具體性能如下(1)本發(fā)明處理的木材、大芯板，根據(jù)木材厚度不同，在吸藥量范圍為30-90Kg/m3達(dá)到國(guó)家B1木質(zhì)材料防火等級(jí)，以及乙級(jí)木質(zhì)防火門(mén)性能。
(2)本發(fā)明藥劑在達(dá)到阻燃用藥量的同時(shí)，處理后試材耐腐試驗(yàn)的重量損失率小于或接近10％。基本可達(dá)到強(qiáng)耐腐等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
(3)本發(fā)明藥劑處理的馬尾松、毛白楊的抗?jié)衩浡?anti-swelling efficacy，ASE)增加幅度29.6-46％。
(4)本藥劑根據(jù)美國(guó)ASTM D3201-94標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)藥劑吸藥量分別為18、63Kg/m3時(shí)，處理木材吸潮率分別為19.0％、19.8％，達(dá)到美國(guó)建筑規(guī)范＜28％的標(biāo)準(zhǔn)。
(5)基本不降低木材的抗彎強(qiáng)度及膠合性能，本發(fā)明藥劑處理的毛白楊，抗彎彈性模量(MOE)增加幅度為6.1％，本發(fā)明藥劑處理的馬尾松、毛白楊對(duì)抗彎強(qiáng)度(MOR)影響不明顯，不降低木材的MOR。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)例1-5可詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不只是實(shí)例1-5。
實(shí)例1本發(fā)明藥劑的制備方法15000ml反應(yīng)瓶中加入1050g水、15g尿素、285g雙氰胺，加熱至50℃，尿素、雙氰胺溶解，慢慢加入391g 85％磷酸，在溫度80-95℃反應(yīng)，反應(yīng)至溶液的pH值為4.0時(shí)，加入275g硼酸、25g硼砂，繼續(xù)維持溫度80-95℃ 60分鐘，最后加入3g 50％N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯。攪拌均勻后的溶液用于處理木材。
實(shí)例2本發(fā)明藥劑的制備方法2反應(yīng)瓶中加入1050g水、300g雙氰胺，加熱至50℃后，雙氰胺溶解，慢慢加入391g 85％磷酸，在溫度80-95℃反應(yīng)，反應(yīng)至溶液的pH值為4.0時(shí)，加入275g硼酸、25g硼砂，繼續(xù)維持溫度80-95℃ 60分鐘，最后加入3g 50％N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯。攪拌均勻后的溶液用于處理木材。
實(shí)例3實(shí)例2處理木材的吸藥量將以上實(shí)例2制備的溶液倒入桶中，加入水，攪拌，使用時(shí)加水配成10-15％的水溶液，配制成濃度15-16％，比重為1.080-1.085；濃度10％，比重約為1.05。用真空加壓方法處理木制品。
木材達(dá)到國(guó)家B1防火等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)吸藥量為30-80Kg/m3(以干重計(jì)算，以下同)具體見(jiàn)下表，根據(jù)板材的厚度而定，板材較厚，需要的吸藥量較多。

處理的馬尾松吸藥量為34.5Kg/m3時(shí)，氧指數(shù)可達(dá)61％。木質(zhì)門(mén)達(dá)到國(guó)家乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)吸藥量為80-90Kg/m3。
如果處理的木材的吸藥量達(dá)不到上述要求，需要重新進(jìn)行處理。
實(shí)例4實(shí)例1藥劑處理木材的防腐性能以Poria placenta、Corious versicolor為木材腐朽菌種，本發(fā)明藥劑處理的馬尾松吸藥量為72.6Kg/m3時(shí)，對(duì)以上二菌種試驗(yàn)的重量損失率分別為8.7％、7.5％；毛白楊吸藥量為50.4Kg/m3時(shí)，重量損失率分別為10.7％、8.6％。毛白楊吸藥量為77.3Kg/m3時(shí)，重量損失率分別為5.2％、3.1％。而未經(jīng)處理的馬尾松及毛白楊對(duì)以上二菌種試驗(yàn)的重量損失率在41.3-70.3％之間。
實(shí)例5實(shí)例1藥劑處理木材的抗?jié)衩浡时景l(fā)明藥劑處理的馬尾松吸藥量分別為50.8及75.6Kg/m3時(shí)，木材抗?jié)衩浡?ASE)分別為29.2％、30.0％，本發(fā)明藥劑處理的毛白楊吸藥量分別為58.5及93.5Kg/m33時(shí)，ASE分別為39.6％、46.0％。對(duì)于本發(fā)明藥劑處理的毛白楊，在本試驗(yàn)吸藥量范圍內(nèi)，隨著吸藥量的增加，ASE逐漸提高。
權(quán)利要求
1木材阻燃防腐多功能藥劑的制備方法，水中加入尿素、雙氰胺，加熱至80℃后，尿素、雙氰胺溶解，慢慢加入磷酸，在溫度80-95℃反應(yīng)，反應(yīng)至溶液的pH值為4.0時(shí)，加入硼酸、硼砂，繼續(xù)維持溫度80-95℃60分鐘，最后加入N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯，攪拌均勻后的溶液用于處理木材。
2權(quán)利要求書(shū)1中，木材阻燃防腐劑成分中的重量百分比硼酸24-30％、硼砂2-8％、N-(2-苯駢咪唑基)-氨基甲酸甲酯0.05-0.2％，其它65-71％為尿素、雙氰胺、磷酸反應(yīng)后生成的磷酸脒基脲等混合物。制備阻燃防腐劑原料的摩爾比尿素∶雙氰胺為0-0.07∶1、雙氰胺(及尿素)∶磷酸為1∶0.85-1.00。
3權(quán)利要求書(shū)1中制備的木材阻燃防腐劑用于室內(nèi)木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、室內(nèi)木質(zhì)裝飾、木地板、大芯板、木質(zhì)防火門(mén)窗等木制品的真空加壓或常壓浸漬處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一類(lèi)木材阻燃防腐多功能藥劑的組成、制備技術(shù)及其在室內(nèi)木材中的應(yīng)用技術(shù)。本發(fā)明藥劑以尿素、雙氰胺、磷酸、硼酸、硼砂、N－(2－苯駢咪唑基)－氨基甲酸甲酯為原料，在溫度80－95℃反應(yīng)制備而得，加入硼酸、硼砂，繼續(xù)維持溫度80－95℃60分鐘。本藥劑兼有阻燃、防腐、尺寸穩(wěn)定、抗吸潮、防藍(lán)變、基本不降低木材的抗彎強(qiáng)度等性能，一般采用真空加壓的方法處理木材，適用于室內(nèi)木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、室內(nèi)木質(zhì)裝飾、木地板、大芯板、木質(zhì)防火門(mén)窗等木制品的處理。
文檔編號(hào)B27K3/02GK1883895SQ200510081208
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者蔣明亮, 劉秀英 申請(qǐng)人:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所