專利名稱：阻燃性木質(zhì)材料及其用途、賦予木質(zhì)材料阻燃性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用不含鹵素的有機磷化合物而賦予了阻燃性的木質(zhì)材料，涉及用于產(chǎn)生這些材料的手段和方法，并且涉及它們的用途。
背景技術(shù)：
木材和木質(zhì)材料必須符合多方面的阻燃性要求，正如對于其他建筑或構(gòu)造的部件以及用于構(gòu)造并且還有用于其他目的材料的情況。通過舉例，建筑和構(gòu)造材料可根據(jù)DIN 4102分類，用于電設(shè)備的部件可以根據(jù)UL 94或IEC-60695-2來分類，用于軌道車輛的部件可以根據(jù)DIN 5510來分類，并且家具可以根據(jù)BS 5852來分類，并且這些可以被賦予如它們的應(yīng)用所要求的阻燃劑。通過舉例對用于飛機(例如FAR 25.853)或船只(例如 ΙΜ0Α. 652(16))的木質(zhì)材料設(shè)定了具體的要求。通過舉例,JUrgen Troitzsch在“Plastics Flammability Handbook”，2004，Carl Hanser Verlag，Munich 中給出了多種測試和要求的綜述。防火要求也是永遠更為嚴格的。通過舉例，旨在取代迄今為止可應(yīng)用的國家試驗標準的新的歐洲標準包含了顯著更嚴格的防火要求。通過舉例，SBI測試(EN 13823)要求了不僅要關(guān)注著火性能還要關(guān)注煙氣密度。通過舉例，對于旨在用于一種軌道車輛的(PrEN 45545)的新的標準考慮了煙氣密度和煙氣毒性。煙氣毒性通常是通過在煙氣中除其他之外測量鹵化氫的濃度來確定的，而關(guān)于煙氣毒性的要求可以，通過舉例，使之不可能使用成功的含鹵阻燃劑。優(yōu)選不含鹵的阻燃劑的另一個原因是關(guān)于產(chǎn)品安全性以及環(huán)境保護，公眾對于它們更有信心。對于很多木材產(chǎn)品的應(yīng)用部門，一種提供阻燃性的成功的并且有效的方法因此必須按照新的要求進行改進。已知的是，通過用化學(xué)品處理可以向木質(zhì)材料賦予阻燃性。最重要的處理方法是在壓力容器中浸漬以及涂覆。木材的阻燃劑涂層的一種相當重大的缺點是，當天然木材被用在建筑部門中或用作家具材料時，它失去了其典型的自然外觀。即使該涂層是透明的，對于木材表面外觀以及對于用于進一步加工的可能性的影響是不利的，并且這可能是不令人希望的。因此更頻繁地使用了在一個壓力容器中的浸漬，其中使木材與阻燃劑的一個主要水性的溶液進行接觸，并且使用合適的措施以實現(xiàn)足量的阻燃劑吸收到木材本體上，并且最后將其干燥。所使用的阻燃劑主要包括含磷、氮以及硼的物質(zhì)。在此的實例是磷酸銨、脲以及四硼酸鈉。通過浸漬在一個壓力容器中使用鹽型阻燃劑來向木材提供阻燃性是一種工業(yè)上確立的并且廉價的方法，但是具有許多缺點。例如在建筑的外層上直接對水的暴露使得阻燃劑從該材料中浙出，并且阻燃性降低。特別用于外部應(yīng)用的阻燃劑因此是固定在木材之內(nèi)的并且不能由水浙出的那些。在此的實例是阻燃劑與一種樹脂的組合，在浸漬在木材之內(nèi)后該樹脂聚合至完全并且因此結(jié)合該阻燃劑，如描述于US-A 3，968，276中。作為一個替代方案，如在US-A 3，558，596中所披露的，可以將反應(yīng)性阻燃劑引入木材中，這些阻燃劑通過與木材的反應(yīng)被固定。
然而，當使用常規(guī)阻燃劑時，即使不存在與水直接接觸的風(fēng)險，例如在建筑的內(nèi)部，該木材可能預(yù)期變得吸濕，并且這意味著平衡濕度水平增加。它的結(jié)果可能是木材組件的受損的尺寸穩(wěn)定性、釘子、螺絲以及配件的腐蝕、以及還有增加的對于微生物攻擊的易感性。通過舉例，F(xiàn)ire and MaterialS2001，25，95-104披露了，基于氫磷酸二銨或脲的阻燃劑因為它們是吸濕的并且還因為它們充當營養(yǎng)物從而可能促進使木材分解的霉菌的侵染。木材的阻燃性改性還可能在木材的耐久性、膠料粘著以及可涂性方面具有伴隨的缺點。通過舉例，用于粘著或用于涂覆的基于反應(yīng)性聚氨酯的系統(tǒng)不能完成它們的反應(yīng)，或它們的反應(yīng)不能完成到足夠的程度，如果該物質(zhì)的PH被阻燃劑改變了時。阻燃劑改性還可能削弱機械穩(wěn)定性。對于木材建議了含鹵的阻燃劑從而符合嚴格的防火要求，同時使用的量可以是小的，實例是US-A 2，725，311中的鹵化的膦酸鹽以及US-A 3，285, 774中的鹵化的亞磷酸鹽以及鹵化的磷酸鹽。鹵素成分提供了良好的效果。在火災(zāi)事件中這些物質(zhì)的缺點是高的煙氣密度以及煙氣毒性。此外，含鹵的阻燃劑目前不符合對于產(chǎn)品安全性和環(huán)境保護的社會要求。基于磷酸的、多磷酸的或取代的膦酸的銨鹽的鹽型阻燃劑被頻繁用于木材的阻燃劑改性。這些的一個缺點是，它們可能不希望地改變木材表面的性質(zhì)以及外觀，例如通過當濕度改變時可能發(fā)生的結(jié)晶的鹽沉淀物或通過變色。硼化合物，如四硼酸鈉，同樣是當前作為用于木材的阻燃劑。然而，這些所提供的優(yōu)點伴隨了一種風(fēng)險，因為它們被當前的歐盟法規(guī)(參見法規(guī)(歐盟)No. 790/2009,p. 126) 分類為對于再生是有毒性的。由于歐洲化學(xué)品局ECHA在“Candidate List of Substances of Very High Concern (SVHC) ”(ECHA 聲明文 ECHA/PR/10/12，2010 年 6 月 18 日)上設(shè)定了多種硼化合物，這些化合物的未來使用有可能受到很大限制(因為對于審批的要求)。不斷地由標準所強加的嚴格要求、公眾接受的某些化學(xué)品的變化、以及對于已知的用于木質(zhì)材料的阻燃劑系統(tǒng)所描述的缺點導(dǎo)致了對于用于生產(chǎn)阻燃性木質(zhì)材料的新型方案的要求。本發(fā)明的目的在于發(fā)現(xiàn)用于生產(chǎn)阻燃性木質(zhì)材料的手段和方法，其中這些展示出高效力并且是基于使用具有良好的工業(yè)規(guī)?？捎枚鹊奈镔|(zhì)的單級處理。所希望的手段應(yīng)該是不包括含商化合物、不包括無機磷酸鹽并且不包括硼化合物。它們應(yīng)該具有低的揮發(fā)性并且使木材的水吸收方面的任何增加最小化。它們應(yīng)該是不損傷木材的自然外觀的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及阻燃性木質(zhì)材料，包括作為阻燃劑的至少一種具有以下化學(xué)式(I)的四烷基二磷酸酯
權(quán)利要求
1.阻燃性木質(zhì)材料，包括作為阻燃劑的至少ー種具有以下化學(xué)式(I)的四烷基ニ磷酸酷
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)材料，其特征在于，R1> R2> R3和R4是相同的并且是或者乙基、正丙基、異丙基、正丁基或正丁氧乙基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)材料，其特征在于，A是一個直鏈C4-C6-亞烷基部分或是具有通式(III)的一個基團，其中Rltl和R11是相同的并且是甲基，或是具有以下化學(xué)式(V)、 (VI)或(VII)的一種基團，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)材料，其特征在于，它們包括至少一種四烷基二磷酸酯作為阻燃劑，所述四烷基二磷酸酯選自下組二乙二醇雙(二 -正丁基磷酸酯)、二乙二醇雙(二-正丙基磷酸酯)、二乙二醇雙(二乙基磷酸酯)、1，4_ 丁二醇雙(二-正丙基磷酸酯)、以及1，4-環(huán)己烷二甲醇雙(二乙基磷酸酯)。
5.具有以下化學(xué)式(I)的至少一種四烷基二磷酸酯作為用于木質(zhì)材料的阻燃劑的用途
6.用于對木質(zhì)材料賦予阻燃性的方法，其特征在于，將至少一種具有以下化學(xué)式(I) 的四烷基二磷酸酯用于處理按尺寸切出的木材、木材顆粒或半成品的木材產(chǎn)品，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該處理采取使用所述四烷基二磷酸酯在水或在水性溶劑中的溶液或分散體在一個壓力容器中浸漬的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的阻燃性木質(zhì)材料用作結(jié)構(gòu)木材、作為用于生產(chǎn)內(nèi)部設(shè)備、 家具或交通工具的內(nèi)部配件的材料、或作為用于經(jīng)受進一步最終處理的半成品木材產(chǎn)品的起始材料、以及用作含有木材的復(fù)合材料中的填充物或增強材料的用途。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于，這些木質(zhì)材料是木材顆粒并且它們被用作木材塑料復(fù)合材料中的填充劑或增強材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及阻燃性木質(zhì)材料及其用途、賦予木質(zhì)材料阻燃性的方法。具體地本發(fā)明涉及阻燃性木質(zhì)材料，包括作為阻燃劑的至少一種具有以下化學(xué)式(I)的四烷基二磷酸酯，其中R1、R2、R3、以及R4相互獨立地是C1-C8-烷基或C1-C4-烷氧基乙基部分，A是直鏈的、分支的和/或環(huán)狀的C4-C20-亞烷基部分，-CH2-CH＝CH-CH2-基團，-CH2-C≡C-CH2-基團，-CHR5-CHR6-(O-CHR7-CHR8)a-基團，-CHR5-CHR6-S(O)b-CHR7-CHR8-基團，或-(CHR5-CHR6)c-O-R9-O-(CHR7-CHR8)d-基團。本發(fā)明還涉及用于產(chǎn)生該材料的方法、及其用途、賦予木質(zhì)材料阻燃性的方法。本發(fā)明的木質(zhì)材料具有顯著的阻燃性。
文檔編號C08L97/02GK102431066SQ20111026271
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者揚-格爾德·漢塞爾, ?？啤ぬ乇?申請人:朗盛德國有限責(zé)任公司