[发明专利]一种天然植物纤维材料用硅-硼-氮三元阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种天然植物纤维材料用硅‑硼‑氮三元阻燃剂及其制备方法，每1L的阻燃剂由以下原料制成：甲基硅酸钠或乙基硅酸钠45～70g、硼酸21～35g、硝酸锌或硝酸锌溶液70～120g、硫酸溶液5.0～11.0g、尿素20～35g，余量为水。制备时，先取欲制备阻燃剂总体积的50％的水注入反应器中，边搅拌边加入甲基硅酸钠或乙基硅酸钠、硼酸，升温至85±5℃保温45～60min，然后加入硫酸锌溶液或硝酸锌溶液，再加入尿素，于85±5℃保温20min，再加入硫酸溶液调整pH＝8.8～9.7，再降温至45℃，最后补加水至阻燃剂总体积。本发明阻燃剂阻燃效果好，无卤，阻燃材料燃烧时烟气生成速率和生成量较小，烟气毒性达标，用其制得的天然植物纤维阻燃材料或人造板，燃烧性能达到GB8624‑2012要求的B₁(B)级或B₁(C)级。

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，具体是一种天然植物纤维材料用硅-硼-氮三元阻燃剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

有机硅系阻燃剂是一种无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂，还是一种良好的分散剂，能增加材料间的相容性。它作为一类高分子阻燃剂，具有高效、无毒、低烟、防滴落、无污染等特点。将硅、硼元素引入同一分子结构中合成了有机硼硅阻燃剂，一方面可以降低硅阻燃剂的价格，另一方面可以提高硼阻燃剂耐水解稳定性。

现也有一些技术能制备阻燃材料，如中国专利申请号CN201810394399公开的《一种阻燃环保电缆料及其制备方法》，其提出一种硼硅类嵌段共聚物改性不饱和聚酯树脂制备阻燃电缆料：该硼硅树脂由聚合型2-氨基苯硫醇接枝不饱和聚酯树脂、1,4-丁二醇二乙烯基醚、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯、引发剂、乳化剂溶于N-甲基吡咯烷酮中，在氮气氛围，55-65℃下搅拌反应2-3小时，后在水中沉出，切粒、干燥而得。如中国专利申请号201711349409公开的《一种耐高温阻燃聚硼硅氧烷材料及其制备方法》，该专利文献提出制备一种硼硅阻燃材料：由聚硼硅氧烷低聚物、主链含萘结构的聚硅氧烷低聚物和聚硅氧烷低聚物在溶剂中缩合制得。如中国专利申请号CN201810122139公开的《一种纳米阻燃剂制备方法》，其提出一种磷、硼、硅三种元素纳米阻燃剂的合成方法：首先将硼酸按比例与端羟基硅油及小分子硅氧烷混合，加热使之溶解。随后通过碾磨和负压使小分子物质装载入改性埃洛石纳米管空腔中，得到负载小分子物质的埃洛石纳米管。然后在浓硫酸催化下反应交联，生成负载聚硼酸硅油酯的埃洛石纳米管。最后用三氯氧磷在一定条件下与上述产物进行反应，得到负载聚磷硼硅氧烷的埃洛石纳米管，即纳米阻燃剂。

但上述制备方法存在制备过程使用毒性较高的有机溶剂，或制备工序复杂，原料成本高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种天然植物纤维材料用硅-硼-氮三元阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂阻燃效果好，无卤，阻燃材料燃烧时烟气生成速率和生成量较小，烟气毒性达标。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种天然植物纤维材料用硅-硼-氮三元阻燃剂，每1L阻燃剂由以下原料制成：甲基硅酸钠或乙基硅酸钠45～70g、硼酸21～35g、质量浓度为20％的硫酸锌溶液或硝酸锌溶液70～120g、体积浓度为20％的硫酸溶液5.0～11.0g、尿素20～35g，余量为水。

本发明天然植物纤维材料用硅-硼-氮三元阻燃剂的制备方法，采用的操作步骤是：

先取欲制备阻燃剂总体积的50％的水注入反应器中，边搅拌边加入甲基硅酸钠或乙基硅酸钠、硼酸，升温至85±5℃保温45～60min，然后加入硫酸锌溶液或硝酸锌溶液，搅拌至所出现的沉淀溶解透明，再加入尿素搅拌溶解完全，于85±5℃下保温 20min，然后加入硫酸溶液调整pH＝8.8～9.7，再降温至45℃，最后补加水至阻燃剂总体积。

本发明天然植物纤维材料用硅-硼-氮三元阻燃剂的使用方法：