CN104120635B - 一种可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可降解阻燃保温超轻发泡材料及其制备方法,由植物纤维、耐高温型阻燃胶黏剂、硅酸钠、发泡剂及防水剂经机械发泡制备得到密度为0.03-0.06g/cm3的一种超轻可降解阻燃保温材料。其中,所述的耐高温型阻燃胶黏剂由聚乙烯醇、磷酸、尿素和淀粉组成。其既可作为胶粘剂增强纤维间的连接而构筑网状结构,又是一种环保型氮磷系阻燃剂。本发明的优点在于生产过程简单、原料来源广价格低、综合成本低、生产过程无污染,且产品具有优良的阻燃性能和降解性能等,有望成为新型的环保型阻燃保温材料;由于该材料废弃后易降解,且在燃烧过程中发烟量少、不产生刺激性的卤化氢、无毒环保,可替代现有的无机和有机发泡材料。
Description
技术领域
本发明属于保温阻燃材料技术领域,更具体涉及一种可降解阻燃保温超轻发泡材料及其制备方法。
背景技术
目前,国内外市场上常用的保温材料包括有机类(如聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯泡沫板、酚醛泡沫板)、无机类(如珍珠岩水泥板、泡沫水泥板、复合硅酸盐板等)和复合材料类(如金属夹芯板等)。其中,使用最多的是聚苯丙烯泡沫板,它占现有保温材料用量的99%左右。由于其不可降解性给生态环境带来了严重的“白色污染”。且聚苯乙烯保温材料的阻燃性能较差,燃烧过程中产生的烟气有毒。另外,聚苯乙烯等现有有机保温材料,均以石化资源为原料,加重了对石油资源的消耗。因此,消除“白色污染”,充分挖掘来源丰富的原材料,寻求新的可降解阻燃的保温材料,已是当务之急,并具有深远的意义。
当前国内生产的保温材料绝大部分采用卤系阻燃剂,其在燃烧过程中会释放具有刺激性的卤化氢气体,对人身安全造成隐患。随着人们环保、安全、健康意识的日益增强,世界各国开始把环保型阻燃材料作为研究和开发的重点。对此,本发明采用聚乙烯醇、淀粉、磷酸及尿素等为原料合成耐高温型阻燃胶黏剂聚乙烯醇磷酸铵,并制备可降解保温阻燃材料,其燃烧过程产生无毒气体,且氧指数达34%以上。
本发明涉及的原料均来源丰富、价格低廉且无污染。其中,植物材料是一类可降解、可再生、可重复利用及自然界中储量最丰富的天然高分子材料,不仅与环境相容性好而且来源广泛,主要包括回用纸浆纤维、农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物等;聚乙烯醇属于一种生物可降解高分子材料,在细菌和酶的作用下,46天可降解75%,可由非石油路线大规模生产,价格低廉;淀粉是植物体内贮藏的高分子碳水化合物,它可以分解成葡萄糖、麦芽糖等成分;磷酸、尿素作为畜牧业和农业的高效氮、磷复合肥的原料,来源广泛,价格低廉。有效地开发利用可降解材料,有利于实现对石化产品的部分替代,有利于协调好自然资源与生态环境的关系。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种可降解阻燃保温超轻发泡材料。本发明涉及的原料均来源丰富、价格低廉且无污染;且其燃烧过程产生无毒气体,氧指数达34%以上。
为了实现本发明目的,本发明采用的技术方案为:
一种可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法,包含以下步骤:
(1)将天然植物材料进行浸泡、疏解和磨浆处理,得到浆料纤维(控制浆料浓度为5wt%);
(2)在耐高温型阻燃胶粘剂中,依次加入浆料纤维、发泡剂、硅酸钠和防水剂,得到泡沫体;
(3)将泡沫体倒入模具中,经过滤水和穿透式干燥而成型。
步骤(1)所述的天然植物材料包括回用纸浆、农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物。
步骤(1)中天然植物材料的浸泡为:回用纸浆浸泡2-24h;农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物采用碱液进行浸泡处理,在温度100-150℃下,采用质量浓度为1-3%的NaOH溶液浸泡5-12h进行蒸煮软化;步骤(1)所述疏解时间为8-16min;
所述浸泡的时间优选为12h,所述疏解的时间优选为12min。
步骤(2)所述的耐高温型阻燃胶粘剂为有机可降解胶料,由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉、水组成,其中磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉质量比为0.5-3:0.4-2.4:0.5-2:0.5-2;所述的耐高温型阻燃胶粘剂固含量用量为绝干纤维质量的10-70%。
步骤(2)所述的发泡剂为5-50wt%的十二烷基苯磺酸钠水溶液或十二烷基硫酸钠水溶液;防水剂为烷基烯酮二聚物、或羟基硅油中的一种;发泡剂用量为绝干纤维质量的5-50%;防水剂的用量为绝干纤维质量的5-50%。
步骤(3)中所述的干燥成型的温度为90-120°C,干燥成型的时间为2-4h。
以上绝干纤维即浆料纤维的质量以绝干计。
本发明的优点在于:
(1)本发明以天然植物纤维、聚乙烯醇、淀粉、磷酸、尿素和硅酸钠等可降解的原料来制备阻燃保温超轻发泡材料,原料来源广泛,且价格低廉、综合成本低,生产过程简单无污染,所制得的材料氧指数可达34%,且该材料废弃后易于降解,在燃烧过程中发烟量少,不产生刺激性的卤化氢,无毒环保,可替代现有的无机和有机发泡材料;
(2)该种材料与墙体契合较好,不易脱落;
(3)以回用纸浆、农作物秸秆、甘蔗渣和林业加工剩余物等为原料,变废为宝,提高了植物纤维的附加值、减少了石化资源在建筑保温等领域的使用,实现了节能减排;另外,本材料废弃后的废弃物可作农用肥使用。
附图说明
图1耐高温型阻燃胶黏剂的制备流程;
图2可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备流程。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解,下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明,但是本发明不仅限于此。
实施例1
(1)将回收的硬纸板和包装纸箱去除胶粘带、金属钉等异物后浸泡于水池中2h,采用盘磨机(ZDP-32型)磨浆(叩解度为30°SR),机械疏解12min;将所磨浆料浓度调整至5%,作为制备可降解阻燃墙体材料的原料;
(2)在上述浆料中依次加入有机耐高温阻燃胶粘剂、发泡剂、硅酸钠和防水剂,在机械搅拌作用下对混合物浆料进行发泡,得到发泡体;其中,耐高温阻燃胶粘剂由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉(质量比为1.5:1.6:1:0.2)溶于水中并在90℃水浴锅水浴2.5h制备而成,固含量用量为绝干纤维质量的30%;防水剂成分为15%wt的烷基烯酮二聚物,用量为绝干纤维质量的5%;发泡剂成分为10%wt的十二烷基苯磺酸钠溶液,用量为绝干纤维质量的10%;
(3)将上述发泡体缓慢倒入规格为19×19×5cm的模具中,静置滤水10min,随后将其置入110°C的穿透式干燥设备中干燥2h;
(4)将干燥好的样品脱模后按照中国国家标准GB/T10294-2008和GB/T8924-2005,分别对其导热系数和氧指数进行测定。导热系数和氧指数的测定结果分别为0.025W/(m·K)和34.2%。
实施例2
(1)将回收的新闻纸浸泡于水池中2h,采用盘磨机(ZDP-32型)磨浆(叩解度为30°SR),机械疏解12min;将所磨浆料浓度调至5%,作为制备可降解阻燃墙体材料的原料;
(2)在上述浆料中依次加入有机耐高温阻燃胶粘剂、发泡剂、硅酸钠和防水剂,在机械搅拌作用下对混合物浆料进行发泡,得到发泡体。其中,耐高温阻燃胶粘剂由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉(质量比为2:1.6:1:0.1)溶于水中并在80℃水浴锅水浴2.0h制备而成,固含量用量为绝干纤维质量的70%;防水剂成分为15%wt的烷基烯酮二聚物,用量为绝干纤维质量的10%;发泡剂成分为10%wt的十二烷基硫酸钠水溶液,用量为绝干纤维质量的50%;
(3)将上述发泡体缓慢倒入规格为19×19×5cm的模具中,静置滤水10min,随后将其置入100°C的穿透式干燥设备中干燥2.5h;
(4)将干燥好的样品脱模后按照中国国家标准GB/T10294-2008和GB/T8924-2005,分别对其导热系数和氧指数进行测定。导热系数和氧指数的测定结果分别为0.028W/(m·K)和36.5%。
实施例3
(1)将收集的稻草铡成3cm长的草段,用1%的NaOH溶液在110°C蒸锅内蒸煮软化5小时。将经过蒸煮软化的草段(含全部处理液)倒入盘磨机(ZDP-32型)磨浆(叩解度为30°SR),机械疏解12min;将所磨浆料浓度调整为5%,作为制备可降解阻燃墙体材料的原料;
(2)在上述浆料中依次加入有机耐高温阻燃胶粘剂、发泡剂、硅酸钠和防水剂,在机械搅拌作用下对混合物浆料进行发泡,得到发泡体。其中,耐高温阻燃胶粘剂由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉(质量比为3:1:0.5:0.5)分别溶于水中并在95℃水浴锅水浴3h制备而成,固含量用量为绝干纤维质量的10%;防水剂成分为15%wt的烷基烯酮二聚物,用量为绝干纤维质量的50%;发泡剂成分为10%wt的十二烷基苯磺酸钠水溶液,用量为绝干纤维质量的30%;
(3)将上述发泡体缓慢倒入规格为19×19×5cm的模具中,静置滤水10min,随后将其置入95°C的穿透式干燥设备中干燥3h;
(4)将干燥好的样品脱模后按照中国国家标准GB/T10294-2008和GB/T8924-2005,分别对其导热系数和氧指数进行测定。导热系数和氧指数的测定结果分别为0.028W/(m·K)和37%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法,其特征在于:包含以下步骤:
(1)将天然植物材料进行浸泡、疏解和磨浆处理,得到浆料纤维;
(2)在耐高温型阻燃胶粘剂中,依次加入浆料纤维、发泡剂、硅酸钠和防水剂,得到泡沫体;
(3)将泡沫体倒入模具中,经过滤水和穿透式干燥而成型;
步骤(2)所述的耐高温型阻燃胶粘剂为有机可降解胶料,由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉、水组成,其中磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉质量比为0.5-3:0.4-2.4:0.5-2:0.5-2;所述的耐高温型阻燃胶粘剂固含量用量为绝干纤维质量的10-70%。
2.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的天然植物材料包括回用纸浆、农作物秸秆、甘蔗渣、木材及竹材。
3.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中天然植物材料的浸泡为:回用纸浆浸泡2-24h;农作物秸秆、甘蔗渣、木材及竹材采用碱液进行浸泡处理,在温度100-150℃下,采用质量浓度为1-3%的NaOH溶液浸泡5-12h进行蒸煮软化;步骤(1)所述疏解时间为8-16min。
4.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的发泡剂为5-50wt%的十二烷基苯磺酸钠水溶液或十二烷基硫酸钠水溶液;防水剂为烷基烯酮二聚物或羟基硅油中的一种;发泡剂用量为绝干纤维质量的5-50%;防水剂的用量为绝干纤维质量的5-50%。
5.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中干燥成型的温度为90-120°C,干燥成型的时间为2-4h。
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