CN106113214B - 复合型阻燃纤维板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合型阻燃纤维板的制备方法，可有效解决阻燃剂成本高，纤维板的力学性能和耐久性差的问题，方法是，将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，解离，将碱完全洗除，取样烘干，计算样品含水率；将占纤维总干重3%‑6%的硼砂、占纤维总干重3%‑5%的硼酸锌、占纤维总干重20%‑40%的蒙脱土与纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料；将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板；将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，本发明废物利用，节约材料，减少了废旧纸浆对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及纤维板，特别是一种复合型阻燃纤维板的制备方法。
背景技术
目前制备阻燃纤维板的方法主要有板面涂覆法和添加法。添加法，即在成板之前进行的阻燃处理，是将阻燃剂与纤维进行简单的机械搅拌物理共混或是将阻燃剂喷洒在纤维上，然后压制成板。此方法虽使得整个板材都具有阻燃效果，但阻燃剂用量大，且随阻燃剂的加入，板材的内结合强度降低，进而影响板材的力学性能，限制板材的使用；涂覆法，即在纤维成板之后，在纤维板表面均匀的涂覆阻燃剂或阻燃涂料，制备阻燃纤维板。此方法虽外层保护，气到直接阻燃的效果，用量少，但也存在着耐久性差、喷涂不均匀及胶黏剂的胶粘性能与阻燃剂加入量关系等的问题，且一旦阻燃表层被破坏，整个板材不再有阻燃效果。
目前对阻燃纤维板采用单一的添加法倒是很普遍，即在成板之前进行的阻燃处理，是将阻燃剂与纤维进行简单的机械搅拌物理共混或是将阻燃剂喷洒在纤维上，然后压制成板，制得阻燃纤维板。该方法会对纤维板的力学性能造成一定的影响，随阻燃剂的加入，会降低产品的内结合强度，进而降低板材的力学性能，限制板材的使用。此外，成本也高，只有阻燃剂与纤维的混合均匀，才能保证整个板材具有阻燃性能，所以阻燃剂的加入量大，所以成本较高。
目前还有对阻燃纤维板采用阻燃剂内部添加和外部涂覆的鲜见报道，而采用单一的涂覆法倒也常见，即在纤维成板之后，在纤维板表面均匀的涂覆阻燃剂或阻燃涂料，制备阻燃纤维板。该方法存在耐久性差，因板面涂层与纤维板之间的附着性差，随着纤维板所用时间的增长，涂层慢慢剥落，导致耐久性差，一旦阻燃表层被破坏，整个板材不再有阻燃效果。此外，涂覆层厚，也影响板材的装饰性能。使板的应用受到限制。
因此阻燃纤维板生产上的改进和创新是必需解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种复合型阻燃纤维板的制备方法，可有效解决阻燃剂成本高，纤维板的力学性能和耐久性差的问题。
本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：
（1）废旧纸浆纤维的处理：
将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，然后用纤维解离器在5000r/min进行解离，并用水清洗，将碱完全洗除；
（2）计算纤维总干重：
取样烘干，计算样品含水率，进而计算出纤维总干重；
（3）配料：
将占纤维总干重3%-6%的硼砂、占纤维总干重3%-5%的硼酸锌、占纤维总干重20%-40%的蒙脱土与步骤（1）处理后的纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料，搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min；
（4）纤维板的制备：
将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板，其中，冷压时的压力4-6MPa，冷压温度为室温，热压时的压力4-6MPa，热压温度为120-180℃；
（5）涂覆：
将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，所述的膨胀阻燃剂涂覆量为纤维板总重量的6-18%；
所述的膨胀阻燃剂是由重量百分比计的：聚磷酸铵35-45%、三聚氰胺20-35%、季戊四醇15%-30%、淀粉10%-20%制成，其中，先将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇依次加入烧杯中，再加入水，水的加入量为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇总重量的1-1.5倍，室温下磁力搅拌5min-10min，搅拌速度为200 -300r/min，然后加入淀粉，60℃搅拌10min-30min，混合均匀，成膨胀阻燃剂。
本发明利用废旧纸浆，阻燃剂采用添加法和板面涂覆法相结合的方法，通过两种方法的相结合，不仅可以减少添加法阻燃剂的用量，进而降低对板材力学性能的影响；同时，又能克服单一的涂覆法一旦阻燃层被破坏，整个板材不再有阻燃性的缺点。
添加法中加入蒙脱土，它是一种具有粘性的物质，含有高质量的SiO2，其中的Si-O键能和纤维素大分子上的-OH以氢键的形式牢固的结合；增加板材的密实性；淀粉具有增稠增粘的作用，且环保无污染，板面涂覆法选用了它做粘结剂，来增强阻燃剂的耐久性。既实现废物利用，节约材料，又减少了废旧纸浆对环境的污染，经济和社会效益巨大。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）废旧纸浆纤维的处理：
将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，然后用纤维解离器在5000r/min进行解离，并用水清洗，将碱完全洗除；
（2）计算纤维总干重：
取样烘干，计算样品含水率，进而计算出纤维总干重；
（3）配料：
将占纤维总干重4%的硼砂、占纤维总干重5%的硼酸锌、占纤维总干重36%的蒙脱土与步骤（1）处理后的纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料，搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min；
（3）纤维板的制备：
将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板，其中，冷压时的压力4-6MPa，冷压温度为室温，热压时的压力4-6MPa，热压温度为120-180℃；
（4）涂覆：
将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，所述的膨胀阻燃剂涂覆量为纤维板总重量的15%；
所述的膨胀阻燃剂是由重量百分比计的：聚磷酸铵41%、三聚氰胺30%、季戊四醇17%、淀粉12%制成，其中，先将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇依次加入烧杯中，再加入水，水的加入量为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇总重量的1-1.5倍，室温下磁力搅拌5min-10min，搅拌速度为200 -300r/min，然后加入淀粉，60℃搅拌10min-30min，混合均匀，成膨胀阻燃剂。
经测试，板材极限氧指数（LOI）可高达36，纤维板的内结合强度为0.91MPa，静曲强度为62MPa，弹性模量为5.9MPa，24h吸水厚度膨胀率为7.2%。
实施例2
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）废旧纸浆纤维的处理：
将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，然后用纤维解离器在5000r/min进行解离，并用水清洗，将碱完全洗除；
（2）计算纤维总干重：
取样烘干，计算样品含水率，进而计算出纤维总干重；
（3）配料：
将占纤维总干重5%的硼砂、占纤维总干重4%的硼酸锌、占纤维总干重37.5%的蒙脱土与步骤（1）处理后的纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料，搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min；
（4）纤维板的制备：
将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板，其中，冷压时的压力4-6MPa，冷压温度为室温，热压时的压力4-6MPa，热压温度为120-180℃；
（5）涂覆：
将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，所述的膨胀阻燃剂涂覆量为纤维板总重量的12%；
所述的膨胀阻燃剂是由重量百分比计的：聚磷酸铵37%、三聚氰胺32%、季戊四醇21%、淀粉10%制成，其中，先将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇依次加入烧杯中，再加入水，水的加入量为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇总重量的1-1.5倍，室温下磁力搅拌5min-10min，搅拌速度为200 -300r/min，然后加入淀粉，60℃搅拌10min-30min，混合均匀，成膨胀阻燃剂。
经测试，板材极限氧指数（LOI）可高达38，纤维板的内结合强度为0.92MPa，静曲强度为64MPa，弹性模量为6.1MPa，24h吸水厚度膨胀率为6.3%。
经测试和实地应用，证明本发明方法简单，原材料丰富，成本低，易生产，产品质量好，有效解决了阻燃剂对纤维板力学性能降低的影响以及阻燃耐久性的问题，在制备中利用废旧纸浆，阻燃剂采用添加法和板面涂覆法相结合的方法，通过两种方法的相结合，不仅可以减少添加法阻燃剂的用量，进而降低对板材力学性能的影响；同时，又能克服单一的涂覆法一旦阻燃层被破坏，整个板材不再有阻燃性的缺点。
添加法中加入蒙脱土，它是一种具有粘性的物质，含有高质量的SiO2，其中的Si-O键能和纤维素大分子上的-OH以氢键的形式牢固的结合；增加板材的密实性；淀粉具有增稠增粘的作用，且环保无污染，板面涂覆法选用了它做粘结剂，来增强阻燃剂的耐久性。
所得板材的阻燃性能明显高，氧指数（LOI）从未添加时的21提高到添加后的34-38，纤维板的内结合强度大致在0.88-0.97MPa，静曲强度大致在43-68MPa，弹性模量大致在4.1-6.2MPa，24h吸水厚度膨胀率大致在5.8%-11.2%，力学性能明显提高。
实验证明，本发明中加入蒙脱土，不仅没有降低板材力学性能，反而使其力学性能提高，弥补了添加法的缺点，板面涂覆法选用环保的淀粉做粘结剂，也增加了板面涂层阻燃剂的耐久性，同时也弥补了涂覆法的缺点。添加法选用蒙脱土、硼砂和硼酸锌；板面涂覆法选用膨胀型阻燃剂，聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇和淀粉(增稠粘结剂)，与现有技术相比，具有以下突出的有益技术效果：
1、板材力学性能提高。蒙脱土的加入，使得纤维粘结性变好，内结合强度提高，纤维板致密性随之提高，不仅没降低板材的力学能，反而使力学性能提高。
2、耐久性好。表面膨胀型阻燃剂有了淀粉的增稠粘结作用，使得阻燃剂与纤维板结合牢固，耐久性提高。两种方法的结合，达到力学性能和阻燃效果的同时提高。
3、阻燃效果双层保护。内层阻燃剂的加入使得板材内部具有一定的阻燃效果，加之外层膨胀阻燃体系，内外层阻燃剂的双层保护作用更增加了板材的阻燃效果。具有很强的实用性和商业价值，经济和社会效益巨大。
Claims (3)
1.复合型阻燃纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）废旧纸浆纤维的处理：
将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，然后用纤维解离器进行解离，所述纤维解离器的转速为5000r/min，并用水清洗，将碱完全洗除；
（2）计算纤维总干重：
取样烘干，计算样品含水率，进而计算出纤维总干重；
（3）配料：
将占纤维总干重3%-6%的硼砂、占纤维总干重3%-5%的硼酸锌、占纤维总干重20%-40%的蒙脱土与步骤（1）处理后的纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料，搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min；
（4）纤维板的制备：
将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板，其中，冷压时的压力4-6MPa，冷压温度为室温，热压时的压力4-6MPa，热压温度为120-180℃；
（5）涂覆：
将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，所述的膨胀阻燃剂涂覆量为纤维板总重量的6-18%；
所述的膨胀阻燃剂是由重量百分比计的：聚磷酸铵35-45%、三聚氰胺20-35%、季戊四醇15%-30%、淀粉10%-20%制成，其中，先将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇依次加入烧杯中，再加入水，水的加入量为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇总重量的1-1.5倍，室温下磁力搅拌5min-10min，搅拌速度为200 -300r/min，然后加入淀粉，60℃搅拌10min-30min，混合均匀，成膨胀阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的复合型阻燃纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）废旧纸浆纤维的处理：
将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，然后用纤维解离器进行解离，所述纤维解离器的转速为5000r/min，并用水清洗，将碱完全洗除；
（2）计算纤维总干重：
取样烘干，计算样品含水率，进而计算出纤维总干重；
（3）配料：
将占纤维总干重4%的硼砂、占纤维总干重5%的硼酸锌、占纤维总干重36%的蒙脱土与步骤（1）处理后的纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料，搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min；
（4）纤维板的制备：
将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板，其中，冷压时的压力4-6MPa，冷压温度为室温，热压时的压力4-6MPa，热压温度为120-180℃；
（5）涂覆：
将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，所述的膨胀阻燃剂涂覆量为纤维板总重量的15%；
所述的膨胀阻燃剂是由重量百分比计的：聚磷酸铵41%、三聚氰胺30%、季戊四醇17%、淀粉12%制成，其中，先将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇依次加入烧杯中，再加入水，水的加入量为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇总重量的1-1.5倍，室温下磁力搅拌5min-10min，搅拌速度为200 -300r/min，然后加入淀粉，60℃搅拌10min-30min，混合均匀，成膨胀阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的复合型阻燃纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）废旧纸浆纤维的处理：
将收集的废旧纸浆纤维粉碎，加入质量浓度2%的NaOH碱液中浸渍24h，再用水清洗，然后用纤维解离器进行解离，所述纤维解离器的转速为5000r/min，并用水清洗，将碱完全洗除；
（2）计算纤维总干重：
取样烘干，计算样品含水率，进而计算出纤维总干重；
（3）配料：
将占纤维总干重5%的硼砂、占纤维总干重4%的硼酸锌、占纤维总干重37.5%的蒙脱土与步骤（1）处理后的纤维混合在一起，在机械搅拌下，混合均匀，成坯料，搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min；
（4）纤维板的制备：
将坯料放入纤维板成型模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成纤维板，其中，冷压时的压力4-6MPa，冷压温度为室温，热压时的压力4-6MPa，热压温度为120-180℃；
（5）涂覆：
将纤维板的表面涂覆膨胀阻燃剂，室温晾干，即成阻燃纤维板，所述的膨胀阻燃剂涂覆量为纤维板总重量的12%；
所述的膨胀阻燃剂是由重量百分比计的：聚磷酸铵37%、三聚氰胺32%、季戊四醇21%、淀粉10%制成，其中，先将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇依次加入烧杯中，再加入水，水的加入量为聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇总重量的1-1.5倍，室温下磁力搅拌5min-10min，搅拌速度为200 -300r/min，然后加入淀粉，60℃搅拌10min-30min，混合均匀，成膨胀阻燃剂。
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