本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃的木材改性劑及其生產(chǎn)方法，屬于化工制劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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木材及木材質(zhì)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要生產(chǎn)資料，不僅廣泛應(yīng)用于日常生活中的各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，還廣泛應(yīng)用于交通、建筑、航天等工業(yè)領(lǐng)域，隨著世界范圍內(nèi)森林資源日益短缺，特別是珍貴木材數(shù)量日益銳減，近年來大量的速生樹種被廣泛栽培，以滿足全球范圍內(nèi)的木材供應(yīng)，因此利用速生材進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理，不僅提高了速生材的附加值，還起到了保護(hù)珍貴樹種資源的作用，近年來，國家大力提倡栽植速生樹種，但是與天然林木相比，速生樹種受到生產(chǎn)年限短等因素限制，導(dǎo)致早晚材差異很大，樹質(zhì)疏松，力學(xué)性能較差，因此限制了速生材在生活中的應(yīng)用，由于木材是一種天然的具有多孔性的高分子材料，由不同大小、形狀和不同連通情況的管狀單元交錯(cuò)連接而成，具有流體可滲透性，其特有的多孔狀結(jié)構(gòu)為木材改性提供了基礎(chǔ)。正是這種特殊的結(jié)構(gòu)為木材改性提供了依據(jù)。木材改性是指利用物理、化學(xué)和機(jī)械等方法對木材原木進(jìn)行工藝處理，使得木材密度、硬度、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性等物理力學(xué)性質(zhì)得到良好的改善。
另外木材產(chǎn)品使用過程中由于其易燃的性質(zhì)，非常容易引發(fā)火災(zāi)，影響人們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
然而現(xiàn)有的木材改性劑形成的聚合物往往與木材基質(zhì)界面相互作用力弱，導(dǎo)致水分和微生物可繼續(xù)通過界面縫隙侵蝕木材基質(zhì)，改善木材耐久性的程度減弱 ；另外，這些木材改性劑雖然含有功能鍵可實(shí)現(xiàn)與木材基質(zhì)的鍵合，但往往具有毒性，且來源窄、制備困難，阻燃性能不佳，因此導(dǎo)致其價(jià)格昂貴，限制了此類方法在木材改性中的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題提供一種無鹵阻燃的木材改性劑及其生產(chǎn)方法，生產(chǎn)的木材改性劑能顯著提高木材的強(qiáng)度和密度，降低木材的濕漲性和干縮性，同時(shí)其環(huán)境友好性好，阻燃性能好并且成本較低。
上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種無鹵阻燃的木材改性劑，包括磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸22-58份、尿素12-35份、六亞甲基四胺3-10份、催化劑0.1-0.3份、丁烷四羧酸2-10份、氫氧化鋁0.5-1.2份、氫氧化鎂0.5-1.2份、聚磷酸銨0.5-1.2份。
所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的催化劑包括氯化錫，硫酸銅，氯化鈉，氯化鐵，硫酸鋁，硼酸和氯化鋅中的一種或者兩種以上的組合。
所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸26-52份、尿素17-31份、六亞甲基四胺5-8份、催化劑0.1-0.3份、丁烷四羧酸4-8份、氫氧化鋁0.6-1.1份、氫氧化鎂0.6-1.1份、聚磷酸銨0.6-1.1份。
所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸37份、尿素24份、六亞甲基四胺6份、催化劑0.2份、丁烷四羧酸6份、氫氧化鋁0.8份、氫氧化鎂08份、聚磷酸銨0.8份。
上述無鹵阻燃的木材改性劑的生產(chǎn)方法，該方法包括如下步驟：
（1）在反應(yīng)釜中加入磷酸并攪拌加熱；
（2）加熱至溫度上升至50～60℃時(shí)，向反應(yīng)釜中加入尿素，并攪拌均勻；
（3）繼續(xù)加熱，溫度上升至90～120℃時(shí)，向反應(yīng)釜中加入催化劑，并加熱到溫度上升至130～140℃時(shí)，停止加熱；
（4）待反應(yīng)釜自然降溫至60～80℃，加入反應(yīng)釜中物料兩倍體積的水，同時(shí)加入氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，攪拌均勻；
（5）加入六亞甲基四胺、丁烷四羧酸，攪拌均勻，繼續(xù)降溫至30~40℃，出料，貯存。
所述的無鹵阻燃的木材改性劑的生產(chǎn)方法，所述的攪拌的速度為600-800轉(zhuǎn)/分鐘。
有益效果：
使用本發(fā)明的木材改性劑對木材進(jìn)行改性處理后，木材的氣干密度由改性前的0.30g/cm3提高到0.61g/cm3，基本密度由原來的0.21g/cm3，提高到0.45g/cm3，木材的抗彎強(qiáng)度由改造前的65MPa提高到84MPa，順紋抗壓強(qiáng)度由改造前的35MPa提高到54MPa，并且其吸水性、濕漲性、干縮性都用顯著降低，經(jīng)過阻燃性能測試，其遇火不燃、離火自熄、具有永久性抗燃效果，耐高溫，安全性能好。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1：
一種無鹵阻燃的木材改性劑，包括磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸22份、尿素35份、六亞甲基四胺3份、催化劑0.3份、丁烷四羧酸2份、氫氧化鋁1.2份、氫氧化鎂0.5份、聚磷酸銨1.2份。
所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的催化劑包括氯化錫，硫酸銅，氯化鈉，氯化鐵，硫酸鋁，硼酸和氯化鋅中的一種或者兩種以上的組合。
上述無鹵阻燃的木材改性劑的生產(chǎn)方法，該方法包括如下步驟：
（1）在反應(yīng)釜中加入磷酸并攪拌加熱；
（2）加熱至溫度上升至50～60℃時(shí)，向反應(yīng)釜中加入尿素，并攪拌均勻；
（3）繼續(xù)加熱，溫度上升至90～120℃時(shí)，向反應(yīng)釜中加入催化劑，并加熱到溫度上升至130～140℃時(shí)，停止加熱；
（4）待反應(yīng)釜自然降溫至60～80℃，加入反應(yīng)釜中物料兩倍體積的水，同時(shí)加入氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，攪拌均勻；
（5）加入六亞甲基四胺、丁烷四羧酸，攪拌均勻，繼續(xù)降溫至30~40℃，出料，貯存。
所述的無鹵阻燃的木材改性劑的生產(chǎn)方法，所述的攪拌的速度為600-800轉(zhuǎn)/分鐘。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：本實(shí)施例中所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸58份、尿素12份、六亞甲基四胺10份、催化劑0.1份、丁烷四羧酸10份、氫氧化鋁0.5份、氫氧化鎂1.2份、聚磷酸銨0.5份。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：本實(shí)施例中所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸52份、尿素31份、六亞甲基四胺5份、催化劑0.1份、丁烷四羧酸8份、氫氧化鋁1.1份、氫氧化鎂0.6份、聚磷酸銨0.6份。
實(shí)施例4：
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：本實(shí)施例中所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸26份、尿素17份、六亞甲基四胺8份、催化劑0.3份、丁烷四羧酸4份、氫氧化鋁0.6份、氫氧化鎂1.1份、聚磷酸銨1.1份。
實(shí)施例5：
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：本實(shí)施例中所述的無鹵阻燃的木材改性劑，所述的磷酸、尿素、六亞甲基四胺、催化劑、丁烷四羧酸、氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨，各組分的重量份數(shù)為磷酸37份、尿素24份、六亞甲基四胺6份、催化劑0.2份、丁烷四羧酸6份、氫氧化鋁0.8份、氫氧化鎂08份、聚磷酸銨0.8份。
本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征等同替換所組成的技術(shù)方案。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。