本发明属于人造板的，具体涉及一种无甲醛阻燃刨花板及其制备工艺。
背景技术：
1、刨花板是常用人造板的一种，由木材加工残留物，伐木残留物，小直径木材或木材植物纤维原料加工成刨花(或碎屑)，然后用胶黏剂压制得到。刨花板作为木板的替代品，提高了木材的利用率，缓和了我国木材短缺的矛盾。刨花板产品目前被广泛应用，可用于定制家具、厨卫和建筑装饰、包装、船舶和车辆等领域。
2、刨花板的原材料木材是由碳、氢、氧元素组成的有机化合物，属于可燃材料，其可燃性易导致火灾的发生；随着城市中建筑数量越来越多，家具生产和建筑材料等越来越多使用刨花板材料，刨花板材料的易燃缺点，对人民生活财产也构成了潜在的威胁，同时很大程度上限制了刨花板在家具等方面的应用。传统刨花板生产主要采用以脲醛树脂为代表的甲醛系胶黏剂，存在甲醛释放量高、耐热性不好、阻燃性能差，且在燃烧时容易释放大量浓烟等问题。
3、因此，如何实现刨花板无甲醛释放的基础上，增加刨花板的耐热性能，同时提升阻燃能力，降低在燃烧和分解条件下的烟密度等级，从而提高人身安全，成为了需要重点攻克的方向。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无甲醛阻燃刨花板及其制备工艺，旨在解决传统刨花板存在甲醛释放量高、耐热性不好、阻燃性能差，且在燃烧时容易释放大量浓烟的问题。
2、本发明通过对刨花板的主体材料刨花进行改性引进硼元素，同时使用含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯作为胶黏剂，替代传统的醛类胶黏剂，并加入三维网状氮化硼，使制备得到的刨花板具有低甲醛释放量、高耐干热性，同时降低烟密度等级，提高极限氧指数。
3、本发明的技术方案如下：
4、本发明的第一方面，提供一种无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，包括以下的制备步骤：
5、步骤s1：称量刨花60～70份、胶黏剂10～15份、季戊四醇2～5份和氮化硼5～10份；
6、步骤s2：在搅拌机中将步骤s1所述的刨花、胶黏剂、季戊四醇和氮化硼均匀混合，铺装形成板坯；
7、步骤s3：将步骤s2所述的板坯送入热压机内进行热压固定成型获得板材；
8、步骤s4：将步骤s3所述的板材进行裁切、冷却和砂光，制备得到无甲醛阻燃刨花板。
9、以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好达到和实现本发明的目的和有益效果。
10、作为本发明的优选技术方案，所述刨花为含硼刨花；所述含硼刨花的制备包括以下工序：将10～15份刨花、30～40份双氧水混合均匀，超声震荡10～15min，再加入5～8份硼酸、2～4份正硅酸乙酯搅拌均匀后放入反应器中，升温至80℃，反应90min，保温4h，保温结束后冷却收集出料物得到含硼刨花。
11、含硼刨花中的硼元素受热分解产生硼酸酐或硼酸形成玻璃状的熔融物覆盖在刨花板表面，隔绝氧气和热量的传播可以抑制浓烟和熔滴的产生；另外刨花中的硼元素联合异氰酸酯中的磷元素和硅元素，通过硼、磷、硅三者协同作用提高刨花板阻燃性能。
12、作为本发明的优选技术方案，所述胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂；所述异氰酸酯胶黏剂为含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯；所述含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯的质量比为1:(0.5～1)。
13、优选地，所述含磷异氰酸酯选自含磷异氰酸酯ⅰ、含磷异氰酸酯ⅱ和含磷异氰酸酯ⅲ中的任意一种或至少两种的组合；
14、其中，所述含磷异氰酸酯ⅰ的结构式为：
15、
16、其中，所述含磷异氰酸酯ⅱ的结构式为：
17、
18、其中，所述含磷异氰酸酯ⅲ的结构式为：
19、
20、在燃烧时，含磷异氰酸酯中的磷系基团会在气相产生磷杂菲基团，能捕获气相裂解气体的自由基，形成稳定结构，发挥自由基淬灭作用；同时含氮结构同样可以得到具有淬灭作用的受阻胺结构，形成不可燃气体，发挥气相稀释作用，磷-氮两者能在气相相互协同，有效提高刨花板的阻燃效率。含磷异氰酸酯中含有苯环结构，分子间位阻较大，化学键的键能大，材料热稳定好，通过在刨花板中引入苯环提高耐热性能。
21、需要说明的是，本发明中对于含磷异氰酸酯的来源不做任何特殊限定，可通过市售购买得到，也可自行制备。本发明对于含磷异氰酸酯的制备方法不做任何特殊限定，示例性地可参考“holtschmidt h,oertel g.isocyanates ofesters of some acidsofphosphorus and silicion[j].angewandte chemie international edition,2010,1(12):617-621.”所述的方法制备得到。
22、优选地，所述含硅异氰酸酯选自含硅异氰酸酯ⅰ、含硅异氰酸酯ⅱ和含硅异氰酸酯ⅲ中的任意一种或至少两种的组合；
23、其中，所述含硅异氰酸酯ⅰ的结构式为：
24、
25、其中，所述含硅异氰酸酯ⅱ的结构式为：
26、
27、其中，所述含硅异氰酸酯ⅲ的结构式为：
28、
29、高温环境下，硅元素表面能较低，容易迁移至刨花板表面形成含硅保护层，提高了刨花板表面碳层的热稳定性，氮元素会产生难燃性含氮化合物稀释火焰附近燃烧气体的浓度起到阻燃效应，通过硅-氮两者协效提高极限氧指数；含硅异氰酸酯由多个苯环构成，具有联苯刚性结构，能够有效提高分子链段构象变化的能阻，降低高温条件下的链段扩散运动，增加刨花板的耐热性。
30、需要说明的是，本发明中对于含硅异氰酸酯的来源不做任何特殊限定，可通过市售购买得到，也可自行制备。本发明对于含硅异氰酸酯的制备方法不做任何特殊限定，示例性地可参考“holtschmidt h,oertel g.isocyanates ofesters of some acidsofphosphorus and silicion[j].angewandte chemie international edition,2010,1(12):617-621.”所述的方法制备得到。
31、作为本发明的优选技术方案，所述氮化硼为三维网状氮化硼；所述三维网状氮化硼的制备包括以下工序：将5～10份的氮化硼加入到25～50份去离子水中，通过超声分散，得到氮化硼悬浮液；将1～2份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚和0.5～1份的三乙烯四胺加入到25～50份去离子水中，磁力搅拌10min得到混合液；将所述氮化硼悬浮液和所述混合液均匀混合磁力搅拌1min，倒入模具后在-70℃的环境下放置24h，在温度-50℃和压力10pa的条件下进行冷冻干燥24h，在150下℃热固化4h得到三维网状氮化硼。
32、三维网状氮化硼的高热导率有利于燃烧时产生的高热量持续往材料远离着火点处传递，避免材料内部局部温度过高，减弱了局部材料分解产生的大量可燃物迅速堆积造成的剧烈燃烧，从而减慢火焰蔓延速度，提高极限氧指数；同时氮化硼三维多孔骨架结构也可以为炭层提供结构性支撑，使刨花板更易形成隔热隔氧层，从而有效降低可燃气体向火焰区域扩散，降低烟密度等级。
33、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的方法制备得到的无甲醛阻燃刨花板。
34、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
35、(1)本发明通过含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯复配使用作为胶黏剂，既能避免由于使用醛类胶黏剂而产生的甲醛，实现无甲醛释放；又由于含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯配合含硼刨花，通过硼、磷、硅三者协效阻燃，在没有另外添加阻燃剂的情况提高极限氧指数。
36、(2)本发明使用的含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯中含有苯环等刚性结构，能够有效提高分子链段构象变化的能阻，降低高温条件下的链段扩散运动，增加刨花板的耐热性。
1.一种无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，包括以下的制备步骤：
2.根据权利要求1所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述刨花为含硼刨花。
3.根据权利要求2所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述含硼刨花的制备包括以下工序：将10～15份刨花、30～40份双氧水混合均匀，超声震荡10～15min，再加入5～8份硼酸、2～4份正硅酸乙酯搅拌均匀后放入反应器中，升温至80℃，反应90min，保温4h，保温结束后冷却收集出料物得到含硼刨花。
4.根据权利要求1所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述异氰酸酯胶黏剂为含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯；所述含磷异氰酸酯和含硅异氰酸酯的质量比为1:(0.5～1)。
6.根据权利要求5所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述含磷异氰酸酯选自含磷异氰酸酯ⅰ、含磷异氰酸酯ⅱ和含磷异氰酸酯ⅲ中的任意一种或至少两种的组合；
7.根据权利要求5所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述含硅异氰酸酯选自含硅异氰酸酯ⅰ、含硅异氰酸酯ⅱ和含硅异氰酸酯ⅲ中的任意一种或至少两种的组合；
8.根据权利要求1所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述氮化硼为三维网状氮化硼。
9.根据权利要求8所述的无甲醛阻燃刨花板的制备工艺，其特征在于，所述三维网状氮化硼的制备包括以下工序：将5～10份的氮化硼加入到25～50份去离子水中，通过超声分散，得到氮化硼悬浮液；将1～2份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚和0.5～1份的三乙烯四胺加入到25～50份去离子水中，磁力搅拌10min得到混合液；将所述氮化硼悬浮液和所述混合液均匀混合磁力搅拌1min，倒入模具后在-70℃的环境下放置24h，在温度-50℃和压力10pa的条件下进行冷冻干燥24h，在150下℃热固化4h得到三维网状氮化硼。
10.一种根据权利要求1～9中任一项所述的方法制备得到的无甲醛阻燃刨花板。
