本發(fā)明涉及一種液態(tài)無鹵阻燃劑，具體涉及一種纖維板用高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、纖維板是一種由木纖維或其他植物纖維經(jīng)粉碎、壓制制備成的工程材料，因其強(qiáng)度高、加工性能優(yōu)越、表面處理多樣、環(huán)保等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑裝飾中。由于纖維板中的纖維在達(dá)到燃點(diǎn)的情況下，極易與氧氣反應(yīng)引起燃燒，燃燒過程中會(huì)釋放出許多令人窒息的氣體和大量的熱量，很容易造成巨大損失甚至人員傷亡。

2、目前，為了改善纖維板的阻燃性能，主要是通過添加阻燃劑來實(shí)現(xiàn)。鹵系阻燃劑是纖維板最常用的阻燃劑之一，其在燃燒過程中很容易產(chǎn)生有毒有害氣體，不僅危害環(huán)境，同時(shí)也會(huì)對(duì)處于火災(zāi)中的人員造成極大的威脅。無機(jī)阻燃劑相較于鹵系阻燃劑對(duì)環(huán)境更為友好，同時(shí)擁有不俗的阻燃性能，但其絕大多數(shù)為粉末狀，界面相容性差，無法均勻分散在纖維上，這會(huì)損失纖維板較大的力學(xué)性能。此外，傳統(tǒng)的無機(jī)阻燃劑無法有效地?cái)U(kuò)散受熱表面的熱量，這導(dǎo)致其在推遲木材點(diǎn)燃時(shí)間方面作用有限。因此，如何在不影響纖維板其他性能的基礎(chǔ)上，提升其導(dǎo)熱性并保持較好的阻燃性能，成為了材料開發(fā)中的一個(gè)技術(shù)難題。

3、磷鋁復(fù)合材料作為一種新型的阻燃劑，因其優(yōu)異的阻燃性能和環(huán)保特性，成為了替代傳統(tǒng)鹵素阻燃劑的理想選擇。磷鋁材料能夠在高溫下通過熱分解產(chǎn)生有效的阻燃?xì)怏w，抑制火焰蔓延，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。而氮化硼（bn）由于其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和高溫穩(wěn)定性，已成為一種理想的增強(qiáng)導(dǎo)熱材料。bn的高導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，使其成為提高復(fù)合材料散熱性能的關(guān)鍵組分。通過將磷鋁和氮化硼復(fù)合，既可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，又能有效避免單一材料帶來的性能瓶頸。然而，現(xiàn)有的磷鋁/氮化硼復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些技術(shù)問題，尤其是在纖維板中的應(yīng)用，存在復(fù)合材料分散性差、與基材相容性不佳，以及加工難度大的問題。如何提高磷鋁/氮化硼復(fù)合阻燃劑的分散性、提高其與纖維板基材的相容性，并確保其在提高導(dǎo)熱性能的同時(shí)保持良好的阻燃效果，成為了該領(lǐng)域亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種纖維板用高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑及其制備方法。本發(fā)明將六方氮化硼粉末分散在磷酸水溶液中進(jìn)行預(yù)處理，然后加入鋁化合物粉末，以解決氮化硼與磷鋁復(fù)合分散性差的問題。制備得到的液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑具有高導(dǎo)熱和粘結(jié)性等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于纖維板的制備中，能夠與木纖維形成界面結(jié)合，改善阻燃劑分散不均導(dǎo)致的纖維板性能缺陷的問題；同時(shí)利用氮化硼的高導(dǎo)熱性和其與磷鋁的協(xié)效作用，可賦予纖維板高導(dǎo)熱特性，有效改善纖維板材的阻燃、高效抑煙固碳和防霉等性能。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、操作簡(jiǎn)單、高效阻燃抑煙等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能在一定程度上能提高纖維板材的力學(xué)和防霉性能，市場(chǎng)前景廣闊，便于推廣使用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種纖維板用高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑的制備方法，其包括以下步驟：

4、（1）將六方氮化硼粉末添加到磷酸水溶液中進(jìn)行制漿處理，得到磷酸/氮化硼混合物；

5、（2）在加熱條件下，在磷酸/氮化硼混合物中緩慢加入鋁化合物并進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)冷卻制得所述高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑。

6、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述磷酸水溶液的體積濃度為10-80%。

7、進(jìn)一步地，步驟（1）中六方氮化硼粉末的添加量為磷酸水溶液質(zhì)量的1%-50%。

8、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述制漿處理可采用砂磨法、球磨法、研磨法或超聲法，其處理溫度為10-30℃，處理時(shí)間為0.5-10?h。

9、進(jìn)一步地，步驟（2）中所述鋁化合物包括氫氧化鋁、氯化鋁、硫酸鋁中的一種或幾種。

10、進(jìn)一步地，步驟（2）中所述加熱條件的溫度為70-90℃。

11、進(jìn)一步地，步驟（2）中所述攪拌反應(yīng)的溫度為100-140℃，時(shí)間為10-60?min。

12、進(jìn)一步地，所得高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑的固含量為15wt%-80wt%；其中磷元素與鋁元素的摩爾比為1.5:1-4.0:1。

13、上述方法制得的高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑可用于制備纖維板，其制備方法包括如下步驟：

14、a）將所述高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑均勻噴灑到木纖維上，然后進(jìn)行干燥處理；

15、b）將膠黏劑均勻噴灑到磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑處理后的木纖維上；

16、c）將施膠后的木纖維進(jìn)行鋪裝成型，隨后對(duì)其進(jìn)行熱壓處理，制備得到高導(dǎo)熱防霉阻燃纖維板。

17、進(jìn)一步地，步驟a）中所述高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑的用量為木纖維絕干質(zhì)量的1.0%-50.0%。

18、進(jìn)一步地，步驟a）中所述干燥處理的溫度為50-90℃，時(shí)間為1?h-5?h。

19、進(jìn)一步地，步驟a）干燥后的木纖維的含水率為8%-10%。

20、進(jìn)一步地，步驟b）中所述膠黏劑包含脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠、異氰酸酯膠中的一種或幾種。

21、進(jìn)一步地，步驟b）中膠黏劑的用量為磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑處理后的木纖維絕干質(zhì)量的1%-30%。

22、進(jìn)一步地，步驟c）中所述熱壓處理的溫度為150-250℃，壓力為1.0-5?mp，時(shí)間為2-25?min。

23、本發(fā)明采用六方氮化硼粉末、磷酸水溶液和鋁化合物為原料，通過制漿處理和水熱反應(yīng)，將氮化硼均勻分散在液態(tài)無機(jī)阻燃劑中，制得一種高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑。

24、本發(fā)明采用磷、鋁、氮、硼等無機(jī)元素配制的阻燃劑擁有優(yōu)異的阻燃性能。受益于氮化硼優(yōu)異的導(dǎo)熱性能及擁有高面導(dǎo)熱率的特性，使其可有效地為纖維板提供面內(nèi)熱擴(kuò)散，推遲纖維板材點(diǎn)燃時(shí)間，并提高其著火溫度，有效改善了使用傳統(tǒng)無機(jī)阻燃劑有限的點(diǎn)燃時(shí)間延緩效果。此外，與傳統(tǒng)粉末狀的無機(jī)阻燃劑不同，該阻燃劑以液態(tài)形式呈現(xiàn)，具有良好的界面相容性，使其在施膠過程中能夠均勻分散于纖維中，并深入浸潤(rùn)纖維，與纖維形成大量氫鍵，從而賦予纖維板良好的力學(xué)強(qiáng)度。因此，與傳統(tǒng)無機(jī)阻燃劑相比，采用高導(dǎo)熱液態(tài)無鹵磷鋁/氮化硼防霉阻燃劑制備纖維板，能夠賦予其更長(zhǎng)的點(diǎn)燃時(shí)間、優(yōu)異的力學(xué)與防霉性能和高效的阻燃抑煙固碳性能。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

26、（1）本發(fā)明采用磷酸水溶液對(duì)六方氮化硼粉末進(jìn)行制漿預(yù)處理，在強(qiáng)的物理作用下可以將塊狀六方氮化硼剝離成納米片，并實(shí)現(xiàn)六方氮化硼的羥基化改性；然后把鋁化合物加入到磷酸預(yù)處理的氮化硼溶液中，可以解決氮化硼在磷鋁水溶液中分散不均勻的問題，從而改善阻燃劑分散不均導(dǎo)致的纖維板性能缺陷的問題。

27、（2）本發(fā)明制備得到的無鹵磷鋁/氮化硼阻燃劑以液態(tài)形式存在，具有高導(dǎo)熱、粘結(jié)性和良好的界面相容性等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于纖維板的制備中，能夠均勻分散于纖維中，并深入浸潤(rùn)纖維，與纖維形成良好的結(jié)合界面，賦予纖維板良好的力學(xué)強(qiáng)度。

28、（3）本發(fā)明采用磷、鋁、氮、硼等無機(jī)元素配制的無鹵磷鋁/氮化硼阻燃劑擁有優(yōu)異的阻燃性能，且受益于氮化硼優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，可為纖維板提供面內(nèi)熱擴(kuò)散，推遲纖維板點(diǎn)燃時(shí)間，有效改善傳統(tǒng)無機(jī)阻燃劑有限的點(diǎn)燃時(shí)間延緩效果。同時(shí)利用氮化硼與磷鋁二者的協(xié)效作用，可賦予纖維板高導(dǎo)熱特性和高效的阻燃抑煙固碳等性能。

29、（4）本發(fā)明僅需水浴加熱和簡(jiǎn)單制漿設(shè)備，具有生產(chǎn)成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，制備過程不產(chǎn)生有害廢棄物，符合可持續(xù)發(fā)展理念。此外，該方法具有廣泛適用性，可作為多種木質(zhì)材料的阻燃劑，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供了可行方案。