[发明专利]一种木材改性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木材制品上所用的化学试剂领域，具体地，涉及一种木材改性剂，以及它的制备方法。

背景技术

木材及其制品广泛应用于室内装修、家具制造、房屋建筑及外部装饰中，这些材料属于可燃材料，极易引起火灾，且易干缩湿胀、尺寸稳定性较差，如何提高材料的阻燃性与尺寸稳定性已成为全世界广泛关注的问题。

目前，防止木材及其制品发生火灾的最常用方法是在这些材料中使用阻燃剂，这些阻燃剂大多基于含磷、氮、硼、铝和卤素等化合物，无机阻燃剂由于具有阻燃性好、不产生有毒性气体（卤素阻燃剂除外）、不析出、不挥发、价格低廉、来源广泛、安全性高等特点而得到广泛应用。

公开日为2000年4月5日、公开号为CN1249325A的中国专利申请中公开了一种防火阻燃剂，该阻燃剂由尿素、磷酸、硼砂、硼酸等混合而成，适用于棉布、化纤、纸张、木材等易燃物的阻燃。

公开日为2006年7月26日、公开号为CN1807552A的中国专利申请中公开了一种磷氮复合阻燃剂，该阻燃剂是通过尿素和磷酸进行化学反应后再加入中和剂如氨进行中和反应制成的，适用于纺织品和木材制品等易燃物的阻燃。

专利号为ZL200710122243.2的中国专利提供了一种用于木材及人造板的具备消纳甲醛作用的阻燃剂及其制备方法。

虽然上述文献中公开的阻燃剂具有制造方法简单、成本低等优点，但是其抗流失性均较差，对木材的尺寸稳定性没有贡献。

发明内容

本发明的目的是提供一种木材改性剂及其制备方法。该木材改性剂尺寸稳定，抗流失性好。

本发明提供的木材改性剂，包括以下重量份的原料：磷酸50~180份，尿素30~60份，催化剂0.2~0.5份和丁烷四羧酸1~6份。

本发明提供的木材改性剂，优选地，包括以下重量份的原料：磷酸50~150份，尿素32~54份，催化剂0.25~0.48份和丁烷四羧酸2~6份。

其中，所述催化剂为：氯化锡，硫酸铜，氯化钠，氯化铁，硫酸铝，硼酸和氯化锌。

进一步地，所述催化剂采用以下重量份的原料配制而成：氯化锡0.8~1.2份，硫酸铜1.5~2.5份，氯化钠0.8~1.2份，氯化铁0.8~1.2份，硫酸铝0.8~1.2份，硼酸0.8~1.2份和氯化锌1.5~2.5份。

本发明所述的木材改性剂，还包括水，其用量为50~200份，优选70~180份（均相当于木材改性剂所有成分的总量而言）。

其中，所述水为自来水或软化水等，优选软化水。

本发明提供的所述木材改性剂的制备方法，包括：使磷酸和尿素在催化剂的作用下进行聚合反应。

特别是，所述制备方法包括：在加热的磷酸中加入尿素，混合均匀后继续加热，再加入催化剂，再继续加热，并且当反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）的体积增加至原来体积的两倍时，停止加热；之后使反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）降温，加入丁烷四羧酸，进行搅拌，继续降温，即得；磷酸、尿素、催化剂和丁烷四羧酸均按所述比例加入。

其中，加入丁烷四羧酸的同时按所述比例加入水。

其中，磷酸加热的温度为50~60℃。

其中，混合磷酸和尿素后，继续加热的温度为90~120℃。

其中，加入催化剂后，继续加热的温度为130~140℃。

其中，对反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）降温的温度为60~80℃。

其中，加入丁烷四羧酸后，继续降温的温度为30~40℃。

具体地，包括以下步骤：

1）在反应釜中加入磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至50~60℃；

2）加入尿素，对磷酸和尿素的混合物进行搅拌，使原料分布、受热均匀，继续加热；

3）温度上升至110~120℃时，向反应釜中加入催化剂，继续加热；

4）使温度上升至130~140℃，并且当反应釜内反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）的体积增加至原来体积的两倍时，停止加热；

5）使反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）降温至60~80℃，向反应釜中加入丁烷四羧酸和水，搅拌25~35min；

6）继续降温至30~40℃，出料，贮存。

本发明的改性剂是一种水基型氮磷无机阻燃·稳定剂，其优点体现在以下方面：

1）本发明的改性剂使用丁烷四羧酸，能和木材中羟基发生交联反应，提高木材的尺寸稳定性和抗流失性能。