一种木材改性剂及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210479868.5	申请日：	2012.11.22
公开号：	CN102975250A	公开日：	2013.03.20
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):B27K 3/52申请日:20121122\|\|\|公开
IPC分类号：	B27K3/52; C08G79/04; C08G69/26	主分类号：	B27K3/52
申请人：	北京林业大学
发明人：	张世锋; 高强; 李建章; 周文瑞; 张纪芝
地址：	100083 北京市海淀区清华东路35号
优先权：
专利代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司 11002	代理人：	王朋飞;张庆敏
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内容摘要

本发明涉及一种木材改性剂，以及它的制备方法。所述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，初次将丁烷四羧酸应用在木材处理领域，并配合其他组分，进行合理配比，达到了很好的协同效果；和现有技术相比，抗流失性能极佳，对木材的尺寸稳定剂有较大贡献；且阻燃效果同样优异，制备方法简单，成本低。

权利要求书

权利要求书一种木材改性剂，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。
根据权利要求1所述的木材改性剂，其特征在于，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。
根据权利要求1或2所述的木材改性剂，其特征在于，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。
根据权利要求3所述的木材改性剂，其特征在于，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。
根据权利要求1~4任意一项所述的木材改性剂，其特征在于，该木材改性剂还包括水。
根据权利要求5所述的木材改性剂，其特征在于，所述水的用量为50~200份，优选70~180份。
权利要求1~6任意一项所述木材改性剂的制备方法，包括：在加热的磷酸中加入尿素，混合均匀后继续加热，加入催化剂，再继续加热，并且当反应物的体积增加至原来体积的两倍时，停止加热；之后使反应物降温，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。
根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，加入丁烷四羧酸的同时按比例加入水。
根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，磷酸加热的温度为50~60℃；混合磷酸和尿素后，继续加热的温度为90~120℃；加入催化剂后，继续加热的温度为130~140℃；对反应物降温的温度为60~80℃；加入丁烷四羧酸后，继续降温的温度为30~40℃。
根据权利要求7~9任意一项所述的制备方法，其特征在于，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的体积增加至原来体积的两倍时，停止加热；
5）使反应物降温至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。

说明书

说明书一种木材改性剂及其制备方法
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。
2）本发明改性剂不但阻燃效果显著，而且具有较好的尺寸稳定功能；处理木材增重率在20%左右，氧指数能够达到45%以上，尺寸稳定性ASE能够达到20%以上，流失率低于25%。
3）本发明改性剂同样具有甲醛消除功能；用于胶合板等人造板处理，能够有效提高人造板环保特性，甲醛释放量可稳定在E0级（≤0.5mg/L），具有明显的甲醛消除效果。
4）本发明改性剂的制备方法简单，成本较低；固体含量45%以上的改性剂制造成本约为3000元/吨，远低于现有国内外阻燃剂的价格（4000~6000元/吨左右）。
因此，本发明提供的木材改性剂，初次将丁烷四羧酸应用在木材处理领域，并配合其他组分，进行合理配比，达到了很好的协同效果。和现有技术相比，抗流失性能极佳，对木材的尺寸稳定剂有较大贡献；且阻燃效果同样优异，制备方法简单，成本低。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所使用到的物料均为可以从市场上购得的常规物料，可以使用其他规格的产品，但以本发明限定的规格为优。本发明实施例未提及的反应条件均为本领域的常规选择。
本发明所用的软化水硬度均低于8度。
本发明磷酸的浓度为85%；尿素中氮含量为46.4%；丁烷四羧酸的纯度为99%。也可以使用：磷酸浓度75%以上，尿素含量为46.2%以上，丁烷四羧酸的纯度为95%以上。这里的百分数均为质量比。
实施例1
一、按以下重量配比进行原料备料：

催化剂为北京林业大学材料科学与技术学院环保阻燃技术中心自行配制的淡黄绿色粉剂：氯化锡40g，硫酸铜80g，氯化钠35g，氯化铁40g，硫酸铝40g，硼酸45g和氯化锌70g（按照比例研磨后粉碎均匀）。
二、制备方法：
1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至60℃；
2）向反应釜内加入全部尿素，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；
3）继续加热使温度上升至120℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应，反应物料变成浅绿色；
4）继续加热使温度达到135℃后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳，温度开始下降时，表明反应完毕；
5）降温至70℃，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为50℃的软化水，搅拌30min；
6）降温至30℃，将所得产物倒入容器储存备用。
三、产品的技术指标：

实施例2
一、按以下重量配比进行原料备料：

其中的催化剂为：氯化锡40g，硫酸铜135g，氯化钠45g，氯化铁45g，硫酸铝65g，硼酸65g和氯化锌85g（按照比例研磨后粉碎均匀）。
二、制备方法：
1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至50℃；
2）向反应釜内加入尿素，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；
3）继续加热使温度上升至115℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应；
4）继续加热使温度达到140℃后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕；
5）降温至80℃，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为50℃的软化水，搅拌35min；
6）降温至30℃，将所得产物倒入容器储存备用。
三、产品的技术指标：

实施例3
一、按以下重量配比进行原料备料：

其中的催化剂为：氯化锡35g，硫酸铜45g，氯化钠35g，氯化铁35g，硫酸铝25g，硼酸25g和氯化锌80g（按照比例研磨后粉碎均匀）。
1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至60℃；
2）向反应釜内加入尿素，对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；
3）继续加热使温度上升至110℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应，反应物料变成浅绿色；
4）继续加热使温度达到130℃后，继续加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕；
5）降温至60℃，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为50℃的软化水，搅拌25min；
6）降温至40℃，将所得产物倒入容器储存备用。
三、产品的技术指标：

实施例4
一、按以下重量配比进行原料备料：

其中的催化剂比例同实施例1。
二、制备方法：
1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至60℃；
2）向反应釜内加入尿素，对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀；
3）继续加热使温度上升至110℃时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应，反应物变成浅绿色；
4）继续加热使温度达到130℃后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕；
5）降温至70℃，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为50℃的软化水，搅拌30min；
6）降温至35℃，将所得产物倒入容器储存备用。
三、产品的技术指标：

实验例1
分别采用本发明实施例1~4的产品处理胶合板。
1、实验材料
单板：杨木单板，厚度1.4~1.5mm，含水率7%~9%，幅面450×450mm；
胶粘剂：按常规技术自制的改性脲醛树脂（脲与甲醛摩尔比1:1），胶粘剂的性能指标如下：

2、具体实验步骤
1）将本发明实施例1~4的木材改性剂配成浓度为10%的水溶液，对单板进行浸渍处理30min；
2）使用除湿干燥箱，在干燥温度为80℃下对处理过的单板进行干燥处理，使其最终含水率达到在6~8%；
3）调胶：在胶粘剂中加入15％的面粉、1％的氯化铵，搅拌均匀；
4）对单板进行涂胶，涂胶量为双面涂280g/m2；
5）对由五层单板组坯的板材依次进行冷压、热压、冷却和裁边。其中冷压压力为1~1.2MPa，冷压时间为30min；热压压力为1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为60s/mm。
3、胶合板性能检测
按GB/T17657‑1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》对制备的胶合板产品进行性能检测，检测结果见表1。
参照GB/T2406‑93《塑料燃烧性试验方法氧指数法》测定制备的胶合板产品的氧指数指标，检测结果见表1。
4、对比数据
对比组1：同样制备胶合板作为对照，除不用本发明改性剂浸渍以外，其他制备步骤与本实验例相同，检测结果见表1。
对比组2：采用市购的一种氮‑磷系水基型阻燃剂（聚磷酸铵阻燃剂，聚合度小于20）作为对照，除用该阻燃剂10%浓度水溶液对单板进行浸渍处理（浸渍30min）外（不用本发明改性剂浸渍），其他制备步骤与本实验例相同，检测结果见表1。
表1：胶合板性能（浸渍30min）

表1中的实验结果表明，本发明改性剂不但阻燃效果显著，而且具有非常明显的甲醛消除效果。用本发明改性剂浸渍处理的胶合板，其阻燃胶合板氧指数在45％以上，甲醛释放量可稳定在E0级（≤0.5mg/L）。
实验例2
将本发明实施例1~4的改性剂配制成10%浓度水溶液，分别对实验例中制得的胶合板试件进行浸渍处理10min，60℃干燥单板至含水率为10~12%（其他同实验例1），按实验例1中的相应方法测试各种性能。
对照组1：同实验例1中的对比组1。
表2：胶合板性能（浸渍10min）

从表2的实验结果表明，降低本发明改性剂的浸渍时间，甲醛释放量和氧指数均有降低，主要是减少了阻燃剂的负载量；但均显示出很好的抑烟性能。
实验例3
分别采用本发明实施例1‑4的产品处理杨木木材。
1、实验材料
杨木：树龄十年，边材，尺寸（径向×弦向×轴向）30×30×5mm。
2、按以下工艺处理杨木试件：
1）将本发明实施例1~4的改性剂分别配成10%浓度水溶液；
2）杨木试件在使用前用苯醇混合液(2:1)抽提12小时，放入105℃鼓风干燥箱中12小时，称量绝干试件的重量并测量其尺寸；
3）将试件放于盛有上述改性剂的烧杯中，用石块压住试件。将烧杯放入真空箱，在真空度0.02MPa常温状态下保持0.5小时；恢复至常压，保持24小时。取出试件，将表面拭净；放入105℃鼓风干燥箱12小时，测量其重量与尺寸。将处理过的试件放入盛有清水的烧杯中，保证水面覆盖试件。将烧杯放入真空干箱中，真空度0.02MPa，保持0.5小时，常压保持24小时，测量其重量与尺寸。再将试件放入105℃鼓风干燥箱中12小时，称量绝干试件的重量并测量其尺寸。
3、对比数据
对照组2：采用市购的上述阻燃剂（同实验例1），配成10%水溶液，按上述方法对杨木进行处理。
表3：处理试件性能

从表3的实验结果表明，用本发明改性剂处理木材，尺寸稳定作用较好，且具有很好的抗流失性，流失率比现有的阻燃剂相比，非常之低。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102975250 A (43)申请公布日 2013.03.20 CN 102975250 A *CN102975250A* (21)申请号 201210479868.5 (22)申请日 2012.11.22 B27K 3/52(2006.01) C08G 79/04(2006.01) C08G 69/26(2006.01) (71)申请人北京林业大学地址 100083 北京市海淀区清华东路 35 号 (72)发明人张世锋高强李建章周文瑞张纪芝 (74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司 11002 代理人王朋飞张庆敏 (54) 发明名称。

2、一种木材改性剂及其制备方法 (57) 摘要本发明涉及一种木材改性剂，以及它的制备方法。所述木材改性剂包括以下重量份的原料：磷酸 50180 份，尿素 3060 份，催化剂 0.20.5 份和丁烷四羧酸 16 份。本发明提供的木材改性剂，初次将丁烷四羧酸应用在木材处理领域，并配合其他组分，进行合理配比，达到了很好的协同效果；和现有技术相比，抗流失性能极佳，对木材的尺寸稳定剂有较大贡献；且阻燃效果同样优异，制备方法简单，成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利。

3、要求书 1 页说明书 9 页 1/1 页 2 1. 一种木材改性剂，包括以下重量份的原料：磷酸 50180 份，尿素 3060 份，催化剂 0.20.5 份和丁烷四羧酸 16 份。 2. 根据权利要求 1 所述的木材改性剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：磷酸 50150 份，尿素 3254 份，催化剂 0.250.48 份和丁烷四羧酸 26 份。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的木材改性剂，其特征在于，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。 4. 根据权利要求 3 所述的木材改性剂，其特征在于，所述催化剂采。

4、用以下重量份的原料配制而成：氯化锡0.81.2份，硫酸铜1.52.5份，氯化钠0.81.2份，氯化铁0.81.2份，硫酸铝 0.81.2 份，硼酸 0.81.2 份和氯化锌 1.52.5 份。 5. 根据权利要求 14 任意一项所述的木材改性剂，其特征在于，该木材改性剂还包括水。 6. 根据权利要求 5 所述的木材改性剂，其特征在于，所述水的用量为 50200 份，优选 70180 份。 7. 权利要求 16 任意一项所述木材改性剂的制备方法，包括：在加热的磷酸中加入尿素，混合均匀后继续加热，加入催化剂，再继续加热，并且当反应物的体积增加至原来体积。

5、的两倍时，停止加热；之后使反应物降温，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。 8. 根据权利要求 7 所述的制备方法，其特征在于，加入丁烷四羧酸的同时按比例加入水。 9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，磷酸加热的温度为5060；混合磷酸和尿素后，继续加热的温度为 90120；加入催化剂后，继续加热的温度为 130140；对反应物降温的温度为 6080 ；加入丁烷四羧酸后，继续降温的温度为 3040。 10. 根据权利要求 79 任意一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤。

6、： 1）在反应釜中加入磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至 5060 ； 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 110120时，向反应釜中加入催化剂，继续加热； 4）使温度上升至 130140，并且当反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时，停止加热； 5）使反应物降温至 6080，向反应釜中加入丁烷四羧酸和水，搅拌 2535min ； 6）继续降温至 3040，出料，贮存。权利要求书 CN 102975250 A 2 1/9 页 3 一种木材改性剂及其制备方法技术领域 0001 。

7、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 0002 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。 0003 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。

8、而得到广泛应用。 0004 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。 0005 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。 0006 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。

9、纳甲醛作用的阻燃剂及其制备方法。 0007 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 0008 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。 0009 本发明提供的木材改性剂，包括以下重量份的原料：磷酸 50180 份，尿素 3060 份，催化剂 0.20.5 份和丁烷四羧酸 16 份。 0010 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 50150 份，尿素 3254 份，催化剂 0.250.48 份和丁烷四羧酸 26 份。。

10、0011 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。 0012 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 0.81.2 份，硫酸铜 1.52.5 份，氯化钠 0.81.2 份，氯化铁 0.81.2 份，硫酸铝 0.81.2 份，硼酸 0.81.2 份和氯化锌 1.52.5 份。 0013 本发明所述的木材改性剂，还包括水，其用量为50200份，优选70180份（均相当于木材改性剂所有成分的总量而言）。说明书 CN 102975250 A 3 2/9 页 4 0014 其中，所述水为自来水或软。

11、化水等，优选软化水。 0015 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。 0016 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。 0017 其中，加入丁烷四羧酸的同时按所述比例加入水。 0018 其中，磷酸加热的温度为 5。

12、060。 0019 其中，混合磷酸和尿素后，继续加热的温度为 90120。 0020 其中，加入催化剂后，继续加热的温度为 130140。 0021 其中，对反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）降温的温度为 6080。 0022 其中，加入丁烷四羧酸后，继续降温的温度为 3040。 0023 具体地，包括以下步骤： 0024 1）在反应釜中加入磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至 5060 ； 0025 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； 0026 3）温度上升至 110120时，向反应釜中加入催化剂，继续加热。

13、； 0027 4）使温度上升至 130140，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； 0028 5）使反应物（加入催化剂后的磷酸和尿素）降温至 6080，向反应釜中加入丁烷四羧酸和水，搅拌 2535min ； 0029 6）继续降温至 3040，出料，贮存。 0030 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： 0031 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。 0032 2）本发明改性剂不但阻燃效果显著，而且具有。

14、较好的尺寸稳定功能；处理木材增重率在 20% 左右，氧指数能够达到 45% 以上，尺寸稳定性 ASE 能够达到 20% 以上，流失率低于 25%。 0033 3）本发明改性剂同样具有甲醛消除功能；用于胶合板等人造板处理，能够有效提高人造板环保特性，甲醛释放量可稳定在 E0级（ 0.5mg/L），具有明显的甲醛消除效果。 0034 4）本发明改性剂的制备方法简单，成本较低；固体含量 45% 以上的改性剂制造成本约为 3000 元 / 吨，远低于现有国内外阻燃剂的价格（40006000 元 / 吨左右）。 0035 因此，本发明提供的木材改性剂，。

15、初次将丁烷四羧酸应用在木材处理领域，并配合其他组分，进行合理配比，达到了很好的协同效果。和现有技术相比，抗流失性能极佳，对木材的尺寸稳定剂有较大贡献；且阻燃效果同样优异，制备方法简单，成本低。具体实施方式 0036 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。说明书 CN 102975250 A 4 3/9 页 5 0037 本发明所使用到的物料均为可以从市场上购得的常规物料，可以使用其他规格的产品，但以本发明限定的规格为优。本发明实施例未提及的反应条件均为本领域的常规选择。 0038 本发明所用的软化水硬度均低于 8 度。 0039 本发明磷。

16、酸的浓度为 85% ；尿素中氮含量为 46.4% ；丁烷四羧酸的纯度为 99%。也可以使用：磷酸浓度 75% 以上，尿素含量为 46.2% 以上，丁烷四羧酸的纯度为 95% 以上。这里的百分数均为质量比。 0040 实施例 1 0041 一、按以下重量配比进行原料备料： 0042 0043 催化剂为北京林业大学材料科学与技术学院环保阻燃技术中心自行配制的淡黄绿色粉剂：氯化锡 40g，硫酸铜 80g，氯化钠 35g，氯化铁 40g，硫酸铝 40g，硼酸 45g 和氯化锌 70g（按照比例研磨后粉碎均匀）。 0044 二、制备方法： 0045 1）在配有。

17、搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至 60 ； 0046 2）向反应釜内加入全部尿素，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀； 0047 3）继续加热使温度上升至 120时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应，反应物料变成浅绿色； 0048 4）继续加热使温度达到 135后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，待反应釜内反应物的体积增加至原。

18、来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳，温度开始下降时，表明反应完毕； 0049 5）降温至 70，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为 50的软化水，搅拌 30min ； 0050 6）降温至 30，将所得产物倒入容器储存备用。 0051 三、产品的技术指标： 0052 说明书 CN 102975250 A 5 4/9 页 6 0053 实施例 2 0054 一、按以下重量配比进行原料备料： 0055 0056 其中的催化剂为：氯化锡 40g，硫酸铜 135g，氯化钠 45g，氯化铁 4。

19、5g，硫酸铝 65g，硼酸 65g 和氯化锌 85g（按照比例研磨后粉碎均匀）。 0057 二、制备方法： 0058 1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至 50 ； 0059 2）向反应釜内加入尿素，同时对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀； 0060 3）继续加热使温度上升至 115时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应； 0061 4）继续加热使温度达到 140后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急。

20、剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕； 0062 5）降温至 80，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为 50的软化水，搅拌 35min ； 0063 6）降温至 30，将所得产物倒入容器储存备用。 0064 三、产品的技术指标： 0065 说明书 CN 102975250 A 6 5/9 页 7 0066 实施例 3 0067 一、按以下重量配。

21、比进行原料备料： 0068 0069 0070 其中的催化剂为：氯化锡 35g，硫酸铜 45g，氯化钠 35g，氯化铁 35g，硫酸铝 25g，硼酸 25g 和氯化锌 80g（按照比例研磨后粉碎均匀）。 0071 1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至 60 ； 0072 2）向反应釜内加入尿素，对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀； 0073 3）继续加热使温度上升至 110时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进行反应，反应物料变成浅绿色； 007。

22、4 4）继续加热使温度达到 130后，继续加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕； 0075 5）降温至 60，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为 50的软化水，搅拌 25min ； 0076 6）降温至 40，将所得产物倒入容器储存备。

23、用。 0077 三、产品的技术指标： 0078 说明书 CN 102975250 A 7 6/9 页 8 0079 实施例 4 0080 一、按以下重量配比进行原料备料： 0081 0082 其中的催化剂比例同实施例 1。 0083 二、制备方法： 0084 1）在配有搅拌机、温度和压力显示器以及冷凝管的反应釜中，加入反应原料中的磷酸，搅拌同时加热，使温度上升至 60 ； 0085 2）向反应釜内加入尿素，对磷酸和尿素的混合物继续进行搅拌，使物料分布、受热均匀； 0086 3）继续加热使温度上升至 110时，向反应釜中缓慢均匀加入催化剂，使混合物进。

24、行反应，反应物变成浅绿色； 0087 4）继续加热使温度达到 130后，加热的同时观察反应现象，随着温度升高，浅绿色液体逐渐变成乳白色粘稠物，泡沫急剧增多，温度上升速度明显加快，物料的体积迅速膨胀，冷凝管有大量气体排出，主要为氨气和水蒸气，用水吸收，待反应釜内反应物的体积增加至原来体积的两倍时停止加热，继续搅拌，反应釜内物料依靠自身的放热在剧烈反应，温度继续上升，待反应趋于平稳则温度不再上升，温度开始下降时，表明反应完毕； 0088 5）降温至 70，向反应釜中加入丁烷四羧酸及温度为 50的软化水，搅拌 30min ； 0089 6）降。

25、温至 35，将所得产物倒入容器储存备用。 0090 三、产品的技术指标： 0091 0092 说明书 CN 102975250 A 8 7/9 页 9 0093 实验例 1 0094 分别采用本发明实施例 14 的产品处理胶合板。 0095 1、实验材料 0096 单板：杨木单板，厚度 1.41.5mm，含水率 7%9%，幅面 450450mm ； 0097 胶粘剂：按常规技术自制的改性脲醛树脂（脲与甲醛摩尔比 1:1），胶粘剂的性能指标如下： 0098 0099 2、具体实验步骤 0100 1）将本发明实施例 14 的木材改性剂配成浓度为 10% 的水。

26、溶液，对单板进行浸渍处理 30min ； 0101 2）使用除湿干燥箱，在干燥温度为 80下对处理过的单板进行干燥处理，使其最终含水率达到在 68% ； 0102 3）调胶：在胶粘剂中加入 15的面粉、 1的氯化铵，搅拌均匀； 0103 4）对单板进行涂胶，涂胶量为双面涂 280g/m2； 0104 5）对由五层单板组坯的板材依次进行冷压、热压、冷却和裁边。其中冷压压力为 11.2MPa，冷压时间为 30min ；热压压力为 1.2MPa，热压温度为 120，热压时间为 60s/mm。 0105 3、胶合板性能检测 0106 按 GB/T17657-1。

27、999人造板及饰面人造板理化性能试验方法对制备的胶合板产品进行性能检测，检测结果见表 1。 0107 参照 GB/T2406-93塑料燃烧性试验方法氧指数法测定制备的胶合板产品的氧指数指标，检测结果见表 1。 0108 4、对比数据 0109 对比组 1 ：同样制备胶合板作为对照，除不用本发明改性剂浸渍以外，其他制备步骤与本实验例相同，检测结果见表 1。 0110 对比组 2 ：采用市购的一种氮 - 磷系水基型阻燃剂（聚磷酸铵阻燃剂，聚合度小于 20）作为对照，除用该阻燃剂 10% 浓度水溶液对单板进行浸渍处理（浸渍 30min）外（不用本发明改性剂浸。

28、渍），其他制备步骤与本实验例相同，检测结果见表 1。说明书 CN 102975250 A 9 8/9 页 10 0111 表 1 ：胶合板性能（浸渍 30min） 0112 0113 表 1 中的实验结果表明，本发明改性剂不但阻燃效果显著，而且具有非常明显的甲醛消除效果。用本发明改性剂浸渍处理的胶合板，其阻燃胶合板氧指数在45以上，甲醛释放量可稳定在 E0级（ 0.5mg/L）。 0114 实验例 2 0115 将本发明实施例 14 的改性剂配制成 10% 浓度水溶液，分别对实验例中制得的胶合板试件进行浸渍处理 10min， 60干燥单板至含水率为 101。

29、2% （其他同实验例 1），按实验例 1 中的相应方法测试各种性能。 0116 对照组 1 ：同实验例 1 中的对比组 1。 0117 表 2 ：胶合板性能（浸渍 10min） 0118 0119 从表 2 的实验结果表明，降低本发明改性剂的浸渍时间，甲醛释放量和氧指数均有降低，主要是减少了阻燃剂的负载量；但均显示出很好的抑烟性能。 0120 实验例 3 0121 分别采用本发明实施例 1-4 的产品处理杨木木材。 0122 1、实验材料 0123 杨木：树龄十年，边材，尺寸（径向弦向轴向） 30305mm。 0124 2、按以下工艺处理杨木试件：。

30、0125 1）将本发明实施例 14 的改性剂分别配成 10% 浓度水溶液； 0126 2）杨木试件在使用前用苯醇混合液 (2:1) 抽提 12 小时，放入 105鼓风干燥箱中 12 小时，称量绝干试件的重量并测量其尺寸； 0127 3）将试件放于盛有上述改性剂的烧杯中，用石块压住试件。将烧杯放入真空箱，在真空度 0.02MPa 常温状态下保持 0.5 小时；恢复至常压，保持 24 小时。取出试件，将表面拭说明书 CN 102975250 A 10 9/9 页 11 净；放入 105鼓风干燥箱 12 小时，测量其重量与尺寸。将处理过的试件放入盛有清水的。

31、烧杯中，保证水面覆盖试件。将烧杯放入真空干箱中，真空度 0.02MPa，保持 0.5 小时，常压保持 24 小时，测量其重量与尺寸。再将试件放入 105鼓风干燥箱中 12 小时，称量绝干试件的重量并测量其尺寸。 0128 3、对比数据 0129 对照组2 ：采用市购的上述阻燃剂（同实验例1），配成10%水溶液，按上述方法对杨木进行处理。 0130 表 3 ：处理试件性能 0131 0132 从表 3 的实验结果表明，用本发明改性剂处理木材，尺寸稳定作用较好，且具有很好的抗流失性，流失率比现有的阻燃剂相比，非常之低。 0133 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。说明书 CN 102975250 A 11 。

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