阻燃超薄纤维板及其制备方法

技术领域

本发明涉及超薄纤维板的阻燃处理领域，具体涉及一种阻燃超薄纤维板及其制备方法。

背景技术

超薄纤维板生产技术难度大，目前其阻燃处理的研究较少。一般可以想到的阻燃处理方式有两种。

一是对制成的纤维板进行阻燃浸渍处理。但是该方法能耗高，废液多，不适合大规模生产。

二是在纤维原料中加入阻燃剂。在发明人前期研究中，采用常用的阻燃剂如添加15％的聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)和三聚氰胺磷酸盐(MPP)等，制备得到厚度为1.5mm的超薄阻燃纤维板。在保证阻燃性能提升的同时，较难保证力学性能中静曲强度和吸水厚度膨胀率达到T/CNFPIA3007-2019《超薄高密度纤维板》的相关要求，具体试验数据如下：

发明内容

本发明目的在于提供一种能够保证力学性能的阻燃超薄纤维板及其制备方法。

根据该阻燃超薄纤维板的制备方法，分别在制备超薄纤维板的施胶和铺装工序中对木纤维添加PBTC-HCCN阻燃剂，PBTC-HCCN的分子结构式为：

优选地，所述施胶和铺装工序中各自加入的PBTC-HCCN的质量比为(8～10)：(2～2.5)。

优选地，所述施胶工序包括：将经热磨法获得的含水率为13～13.5％的木纤维和占木纤维质量比8～10％的PBTC-HCCN加入拌胶机，启动拌胶机后施加占木纤维质量比11～13％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。

更优选地，所述铺装工序包括：将占木纤维质量比2～2.5％的PBTC-HCCN阻燃剂在铺装仓上方施加于拌胶后的木纤维后，在抛撒辊的作用下混合均匀并进行铺装。

另外其中，所述施胶工序所施胶为三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。

另外还包括热压工序，其中热压时间为8～10min，热压压力为2～4MPa，热压温度为190～220℃，控制板厚为15mm，板密度为850g/cm

所述PBTC-HCCN阻燃剂由以下方法制备：

将K

本发明目的还在于提供由以上方法制备的阻燃超薄纤维板。

根据本发明提供的阻燃剂PBTC-HCCN，克服了以往阻燃剂加入对纤维板性能的影响，并能够保证燃烧性能。阻燃剂中多端多向的COOH与木纤维的羟基结合，且在胶黏剂固化过程中阻燃剂参与到了胶黏剂固化的分子结构中。本发明阻燃剂在施胶过程中加到胶里施加一部分，在铺装过程中添加一部分。避免一次施加量过大使纤维的水份被阻燃剂吸收过多，而导致影响胶合强度，并且保证施加更为均匀。

具体实施方式

本发明的工艺描述中将出现一些与温度或压力、工艺变化速率等有关的数值，例如以温度为例，本领域技术人员应该知道，当提到在某个温度下进行反应的实际意义是，对温度的控制并非绝对的恒温，而可能甚至往往会出现一定的浮动，该浮动在某些情况下可能会超过一度甚至更多，只要可以达到实施目的即可。温度变化的幅度和温度控制的精度，都以本领域技术人员可以理解的范畴为根据。另外，本文所限定的温度，可以是对所使用的设备上的温度控制的输入，其实际过程中某个时点的温度取决于机器设备的特殊性和反应当时的状况。所限定的温度也可以是操作人员指令的目标，在实际控制中可能涉及一个温度变化的时间，甚至包括一个上下反复浮动的过程，例如当检测到温度低于所限定温度，对反应器进行加热，当高于所限定温度，对反应器进行冷却，从而整体上维持指令温度。

本发明在没有特别声明的情况下，数值范围“A～B”是指A以上(大于或等于A)B以下(小于或等于B)。当提到常温或室温的概念时，通常是指22～25℃之间，有时根据工艺不同还可能会在20～28℃之间，实际产业中不同领域对常温或室温存在不同的理解，但就专利法的实施应用来看，应以能实现发明目的为限来看待，不应局限地理解成某一领域狭义的经验范围。在本发明中，有些工艺如果没有提到温度或室温限定，一般应认为是在常温或室温下进行，本领域技术人员不需特殊了解便可控制工艺的条件，除非有特别指出或者本领域技术人员理应理解特殊之处。

本发明所提供的阻燃超薄纤维板的制备方法，分别在制备超薄纤维板的施胶和铺装工序中对木纤维添加PBTC-HCCN阻燃剂，PBTC-HCCN的分子结构式为：

该PBTC-HCCN阻燃剂由以下方法制备：

将K

在PBTC-HCCN的制备中，K

质量浓度80％氢氧化钠水溶液的添加数量份可选自：六氯环三磷腈与氢氧化钠水溶液的摩尔比1:10；本领域技术人员可以根据满足水解能力要求选择合适的份量。

示例PBTC-HCCN的具体制备：

制备例1

将1mmol六氯环三磷腈，7.2mmol对乙酰氨基酚，9.5mmol的K

制备例2

将1mmol六氯环三磷腈，7.0mmol对乙酰氨基酚，10.8mmol的K

所述PBTC-HCCN阻燃剂合成包含两个步骤：

第一步是六氯环三磷腈和对乙酰氨基酚:

反应式1:

第二步是加成三嗪环:

反应式2：

发明人从六氯环三磷腈出发进行阻燃剂设计，六氯环三磷腈是一种有阻燃效果的小分子化合物，通过与对乙酰氨基酚反应，达到对称氨基化的目的，然后通过与2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸进一步反应制得PBTC-HCCN，这样进一步提高了分子量，分子量的提高提升了起始热分解温度，使其与木材的起始热分解温度相匹配，提升阻燃效率，并且这样进一步提高分子量可以防止在与木材反应前自身发生团聚。阻燃剂中多端多向的COOH与木纤维的羟基结合，且在胶黏剂固化过程中阻燃剂参与到了胶黏剂固化的分子结构中。

所述PBTC-HCCN阻燃剂分别在制备超薄纤维板的施胶和铺装工序中对木纤维添加。本发明阻燃剂在施胶过程中加到胶里施加一部分，在铺装过程中添加一部分。避免一次施加量过大使纤维的水份被阻燃剂吸收过多，而导致影响胶合强度，并且保证施加更为均匀。优选地，所述施胶和铺装工序中各自加入的PBTC-HCCN的质量比为(8～10)：(2～2.5)。

作为具体一种优选例，所述施胶工序包括：将经热磨法获得的含水率为13～13.5％的木纤维和占木纤维质量比8～10％的PBTC-HCCN加入拌胶机，启动拌胶机后施加占木纤维质量比11～13％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂；所述铺装工序包括：将占木纤维质量比2～2.5％的PBTC-HCCN阻燃剂在铺装仓上方施加于拌胶后的木纤维后，在抛撒辊的作用下混合均匀并进行铺装。

所述热磨法主要应包括蒸煮和热磨工序，用作纤维板制作从木质材料获取木纤维的工艺。供热磨处理的木质材料一般为经水洗脱水的木片，经蒸煮软化木材，纤维素间隙中水膜增厚，分子间距离增大，吸引力减小，便于在外力作用下产生相对滑移。经热磨处理，均化木片含水率，获得适于加工的纤维分离效率和纤维分离均匀性。

所述铺装系统通过在铺装仓内完成，PBTC-HCCN阻燃剂在铺装仓上方施加于拌胶后的木纤维。施加阻燃剂后的木纤维在抛撒辊的作用下混合均匀并进行铺装。由于铺装系统为成熟的已知技术，在此不做赘述，仅引用已有结构为了说明阻燃剂的添加位置和时机。

用于制备超薄纤维板还包含预压、热压和后处理等工序。铺装好的板坯带通过输送带运送至预压机预压。其中热压时间为8～10min，热压压力为2～4MPa，热压温度为190～220℃，控制板厚为15mm，板密度为850g/cm

示例热磨法获取木纤维的具体制备：

制备例3

将新西兰辐射松原木刨片，刨片后木片长、宽尺寸范围均为5cm～10cm，厚为1cm～3cm。将刨好的木片经水洗脱水后经密闭传送带进入热磨机前的预热缓冲料仓临时储存，经变径螺旋挤压后形成木塞送入立式蒸煮器进行蒸煮软化处理，蒸煮温度163摄氏度，蒸煮处理时间为3min。蒸煮好的木片被送入热磨机中进行热磨，向其中添加融化后的60#全精炼石蜡，添加量为8kg/m

发明人将由制备例1制备的PBTC-HCCN用于与由制备例3获得的木纤维进行混合后制备超薄纤维板，依实验结果可以判断经超薄纤维板具有良好的阻燃性能，且力学性能可达到标准要求。各实验实施例依据相同测试方法测试各项性能。

实施例1

工艺：将质量比10％的PBTC-HCCN与含水率为13.5％的木纤维共同加入拌胶机中，在拌胶机中施加质量比为13％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。将2.5％的阻燃剂在铺装仓上方施加于拌胶后的阻燃木纤维上，并在抛撒辊的作用下混合均匀并完成铺装。铺装预压后，进行热压，控制板材厚度为1.5mm。热压时间为10min，热压压力4MPa，热压温度220℃。制得厚度为1.5mm的阻燃超薄纤维板。

将含水率为13.5％的木纤维加入拌胶机中，在拌胶机中施加质量比为13％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。并在抛撒辊的作用下完成铺装。铺装预压后，进行热压，控制板材厚度为1.5mm。热压时间为10min，热压压力4MPa，热压温度220℃。制得厚度为1.5mm的普通超薄纤维板。

性能测试：

实施例2

将质量比8％的PBTC-HCCN与含水率为13％的木纤维共同加入拌胶机中，在拌胶机中施加质量比为11％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。将2％的阻燃剂在铺装仓上方施加于拌胶后的阻燃木纤维上，并在抛撒辊的作用下混合均匀并完成铺装。铺装预压后，进行热压，控制板材厚度为1.5mm。热压时间为8min，热压压力2MPa，热压温度190℃。制得厚度为1.5mm的阻燃超薄纤维板。

将含水率为13％的木纤维加入拌胶机中，在拌胶机中施加质量比为11％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。并在抛撒辊的作用下完成铺装。铺装预压后，进行热压，控制板材厚度为1.5mm。热压时间为8min，热压压力2MPa，热压温度190℃。制得厚度为1.5mm的普通超薄纤维板。

性能测试：

实施例3

将质量比9.5％的PBTC-HCCN与含水率为13.3％的木纤维共同加入拌胶机中，在拌胶机中施加质量比为11.5％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。将2.2％的阻燃剂在铺装仓上方施加于拌胶后的阻燃木纤维上，并在抛撒辊的作用下混合均匀并完成铺装。铺装预压后，进行热压，控制板材厚度为1.5mm。热压时间为9min，热压压力2.5MPa，热压温度210℃。制得厚度为1.5mm的阻燃超薄纤维板。

将13.3％的木纤维加入拌胶机中，在拌胶机中施加质量比为11.5％的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂。并在抛撒辊的作用下完成铺装。铺装预压后，进行热压，控制板材厚度为1.5mm。热压时间为9min，热压压力2.5MPa，热压温度210℃。制得厚度为1.5mm的超薄纤维板。

性能测试：

需理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。在权利要求所限定的范围内本发明可以进行各种变形。不同的实施方式或实施例、以及常用技术手段的组合获得的新的变形等也应视为包含在本发明范围之内。