本發(fā)明屬于木材阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，廣泛用作木材、纖維、紙張、涂料等，具體涉及一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法。

背景技術(shù)：
近年來，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使人們的生活水平有了極大地改善，家庭家具、地板、墻壁等裝飾裝修用木材及纖維越來越多，由于其具有易燃性，隨之而來的火災(zāi)越來越多，極大地促進(jìn)了人們防火安全意識(shí)的提高，特別是仿古建筑和我國少數(shù)民族木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋及高層建筑的防火與安全保護(hù)顯得更為迫切。就目前木材及纖維的阻燃劑，由于存在工藝、成本及效果等因素的限制，還不能完全滿足市場的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法，該方法工藝簡單、成本低、應(yīng)用方便，制得的產(chǎn)品阻燃效果好。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：（1）反應(yīng)設(shè)備的準(zhǔn)備：在反應(yīng)器中裝設(shè)常規(guī)用攪拌器、溫度計(jì)和分餾裝置；（2）按照一定比例取三羥甲基甲胺、磷酸三酯和有機(jī)溶劑置于步驟（1）反應(yīng)器中，加熱至回流，回流溫度為100～150℃，回流時(shí)間8～14h，控制分餾裝置柱頂溫度在所分餾出醇的沸點(diǎn)溫度，不斷分餾出反應(yīng)生成的醇，直至分餾出的醇達(dá)理論量為止，得到反應(yīng)溶液a；所述三羥甲基甲胺與磷酸三酯的摩爾比為1:1；所述有機(jī)溶劑用量體積毫升數(shù)為三羥甲基氨基甲烷質(zhì)量克數(shù)的3~12倍；（3）將步驟（2）得到的反應(yīng)溶液a降溫至40℃以下，滴加質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸，攪拌1h，過濾、濾餅真空干燥，得白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽；所述質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸與三羥甲基甲胺的摩爾比為0.5:1；（4）將步驟（3）得到白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽溶入到水中，先加入硼酸攪拌溶解，然后依次加入四羥甲基鏻磷酸鹽和三羥甲基烷基溴化鏻攪拌均勻得到阻燃液，接著用氨水或磷酸調(diào)節(jié)阻燃液的pH=6.5~8.5，即得磷氮硼多元素協(xié)同阻燃劑產(chǎn)品；所述硼酸的質(zhì)量為三羥甲基甲胺質(zhì)量的15%~40%，四羥甲基鏻磷酸鹽的質(zhì)量為三羥甲基甲胺質(zhì)量的8%~18%，三羥甲基烷基溴化鏻的質(zhì)量為三羥甲基甲胺質(zhì)量的3%~10%。根據(jù)上述的制備方法，步驟（2）中所述的有機(jī)溶劑為二氧六環(huán)、二乙二醇二甲醚、二甲亞砜或苯甲醚。根據(jù)上述的制備方法，步驟（2）中所述的磷酸三酯為磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三正丙酯或磷酸三異丙酯。步驟（4）所述的加入適量份數(shù)的水是用水調(diào)節(jié)使制得的磷氮硼多元素協(xié)同阻燃劑固含量小于或等于30%。籠狀磷酸酯胺及其鹽的制備原理如下：式中R為甲基、乙基、丙基或異丙基。本發(fā)明磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑產(chǎn)品中的籠狀磷酸酯胺為白色固體，分解溫度為200℃，本身適合用作聚氨酯、環(huán)氧樹脂和聚乙烯醇等材料的阻燃劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得的有益效果：（1）本發(fā)明籠狀磷酸酯胺為有機(jī)胺較穩(wěn)定，其不相無機(jī)氨那樣易揮發(fā)，磷酸酯胺與磷酸作用以磷酸有機(jī)銨鹽的形式存在，使得磷酸酯胺更穩(wěn)定，其作為木材阻燃劑比磷酸氫胺有更多的有點(diǎn)，在磷酸酯胺分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)氧氮電子對(duì)給予點(diǎn)，能與纖維的羥基生成多向氫鍵結(jié)合力，使阻燃化合物滲入到木材或纖維內(nèi)部，不易析出，還表現(xiàn)有較強(qiáng)的耐堿性，使得更具有耐久性。（2）本發(fā)明選用的三羥甲基烷基溴化鏻，能賦予阻燃劑很好的滲透性，而且該表面活性劑結(jié)構(gòu)中含有兩種阻燃元素，在起到表面活性租用的同時(shí)，本身還具有阻燃性，季鏻鹽還兼有防腐殺菌殺藻作用。（3）硼酸具有pH值緩沖作用，不會(huì)因環(huán)境酸堿度的微量變化影響阻燃性能及效果，硼酸與纖維素有較強(qiáng)的絡(luò)合作用及多向氫鍵力鍵合作用，都有利于阻燃元素與纖維素材料的親合，能克服無機(jī)物易遷移的不足。（4）四羥甲基鏻磷酸鹽的選用可起到殺菌防腐作用，并且四羥甲基鏻本身就是很好的織物阻燃劑，其磷酸鹽的磷酸根基團(tuán)也是高效阻燃元素。（5）該工藝的設(shè)計(jì)反應(yīng)生成物和添加物都是阻燃液中的有效成分，沒有多余的非阻燃成分，提高了化學(xué)原子利用率，純化了產(chǎn)品，減少了不必要的雜質(zhì)存在引起的鹽析作用和吸濕性等副作用。（6）本發(fā)明制備工藝簡單、原料廉價(jià)易得、成本低、不產(chǎn)生污染，產(chǎn)品滲透力強(qiáng)、阻燃效能高、應(yīng)用方便、還有較好的防腐功能，易于規(guī)?；a(chǎn)。附圖說明圖1是籠狀磷酸酯胺的紅外譜圖；圖1表明：在1227.97cm-1處為P=O鍵的彎曲振動(dòng)峰，1115.88cm-1處為P-O-C鍵的伸縮振動(dòng)峰，979.02cm-1、855cm-1、1550.02cm-1處為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特征吸收峰；圖2是籠狀磷酸酯胺的核磁圖譜；圖2表明：以氘代水作溶劑，化學(xué)位移δ3.57處為-NH2上2H峰；δ4.71為環(huán)上-CH2-上6H峰。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的描述，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例1一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：（1）反應(yīng)設(shè)備的準(zhǔn)備：在250ml三口燒瓶中裝設(shè)常規(guī)用攪拌器、溫度計(jì)和分餾裝置；（2）取三羥甲基甲胺12.1g、磷酸三甲酯14.01g和60ml二氧六環(huán)置于步驟（1）250ml三口燒瓶中，加熱至回流，回流溫度為102℃，回流時(shí)間12h，并通過分餾裝置控制柱頂溫度不高于65℃，不斷分餾出反應(yīng)生成的甲醇，直至分餾出的甲醇達(dá)理論量為止，得到反應(yīng)溶液a；（3）將步驟（2）得到的反應(yīng)溶液a降溫至40℃以下，滴加5.76g質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸，攪拌1h，過濾、濾餅真空干燥，得白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽；（4）將步驟（3）得到白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽溶入到85ml水中，先加入4.5g硼酸攪拌溶解，然后依次加入2.0g四羥甲基鏻磷酸鹽和1.2g三羥甲基辛基溴化鏻攪拌均勻得到阻燃液，接著用氨水或磷酸調(diào)節(jié)阻燃液的pH=6.5~8.5，即得磷氮硼多元素協(xié)同阻燃劑產(chǎn)品。實(shí)施例2一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：（1）反應(yīng)設(shè)備的準(zhǔn)備：在250ml三口燒瓶中裝設(shè)常規(guī)用攪拌器、溫度計(jì)和分餾裝置；（2）取三羥甲基甲胺12.1g、磷酸三乙酯18.21g和80ml二乙二醇二甲醚置于步驟（1）250ml三口燒瓶中，加熱至回流，回流溫度為110℃，回流時(shí)間11h，并通過分餾裝置控制柱頂溫度不高于78.5℃，不斷分餾出反應(yīng)生成的乙醇，直至分餾出的乙醇達(dá)理論量為止，得到反應(yīng)溶液a；（3）將步驟（2）得到的反應(yīng)溶液a降溫至40℃以下，滴加5.76g質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸，攪拌1h，過濾、濾餅真空干燥，得白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽；（4）將步驟（3）得到白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽溶入到85ml水中，先加入4.0g硼酸攪拌溶解，然后依次加入1.5g四羥甲基鏻磷酸鹽和1.0g三羥甲基十二烷基溴化鏻攪拌均勻得到阻燃液，接著用氨水或磷酸調(diào)節(jié)阻燃液的pH=6.5~8.5，即得磷氮硼多元素協(xié)同阻燃劑產(chǎn)品。實(shí)施例3一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：（1）反應(yīng)設(shè)備的準(zhǔn)備：在250ml三口燒瓶中裝設(shè)常規(guī)用攪拌器、溫度計(jì)和分餾裝置；（2）取三羥甲基甲胺12.1g、磷酸三正丙酯22.42g和80ml二甲亞砜置于步驟（1）250ml三口燒瓶中，加熱至回流，回流溫度為130℃，回流時(shí)間9h，并通過分餾裝置控制柱頂溫度不高于97.7℃，不斷分餾出反應(yīng)生成的正丙醇，直至分餾出的正丙醇達(dá)理論量為止，得到反應(yīng)溶余液a；（3）將步驟（2）得到的反應(yīng)溶液a降溫至40℃以下，滴加5.76g質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸，攪拌1h，過濾、濾餅真空干燥，得白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽；（4）將步驟（3）得到白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽溶入到80ml水中，先加入3.5g硼酸攪拌溶解，然后依次加入1.5g四羥甲基鏻磷酸鹽和0.8g三羥甲基辛基溴化鏻攪拌均勻得到阻燃液，接著用氨水或磷酸調(diào)節(jié)阻燃液的pH=6.5~8.5，即得磷氮硼多元素協(xié)同阻燃劑產(chǎn)品。實(shí)施例4一種磷氮硼多元素協(xié)同木材阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：（1）反應(yīng)設(shè)備的準(zhǔn)備：在250ml三口燒瓶中裝設(shè)常規(guī)用攪拌器、溫度計(jì)和分餾裝置；（2）取三羥甲基甲胺12.1g、磷酸三異丙酯22.42g和100ml苯甲醚置于步驟（1）250ml三口燒瓶中，加熱至回流，回流溫度為120℃，回流時(shí)間12h，并通過分餾裝置控制柱頂溫度不高于83℃，不斷分餾出反應(yīng)生成的異丙醇，直至分餾出的異丙醇達(dá)理論量為止，得到反應(yīng)溶液a；（3）將步驟（2）得到的反應(yīng)溶液a降溫至40℃以下，滴加5.76g質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸，攪拌1h，過濾、濾餅真空干燥，得白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽；（4）將步驟（3）得到白色固體籠狀磷酸酯胺磷酸氫鹽溶入到75ml水中，先加入2.5g硼酸攪拌溶解，然后依次加入1.0g四羥甲基鏻磷酸鹽和0.6g三羥甲基十二烷基溴化鏻攪拌均勻得到阻燃液，接著用氨水或磷酸調(diào)節(jié)阻燃液的pH=6.5~8.5，即得磷氮硼多元素協(xié)同阻燃劑產(chǎn)品。本發(fā)明實(shí)施例1~4制備的產(chǎn)品應(yīng)用于木材阻燃實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)操作把杉木制成寬7mm、厚3mm、長15mm的木條，將木條侵入到上述合成的阻燃劑中15分鐘，取出烘干，參照：GB/T2406-2008《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法-氧指數(shù)法》測樣品的極限氧指數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有較好的阻燃效果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表所示：木材阻燃劑阻燃性能測定極限氧指數(shù)數(shù)據(jù)表產(chǎn)品極限氧指數(shù)（%）實(shí)施例148實(shí)施例247實(shí)施例347實(shí)施例446