CN106398258A - 一种防火性能优异的环保型中密度纤维板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防火性能优异的环保型中密度纤维板及其制备方法，由下列重量份的原料制成：木材边角料10‑18份、农作物秸秆5‑9份、椰丝纤维5‑10份、碳化硅4‑7份、聚氨酯5‑15份、石油醚3‑6份、聚乙二醇‑对甲苯磺酸酯4‑9份、碳酸纤维4‑9份、氢氧化镁1‑2份、硼酸锌1‑3份、邻羟甲基苯甲酸内酯3‑5份、三氯异氰尿酸1‑2份、二乙基硫代氨基甲酰氯1‑3份、硅烷偶联剂1‑4份、抗氧化剂2‑3份、粘胶剂2‑5份。制备而成的防火性能优异的环保型中密度纤维板,具有防火性能，环保无污染。

Description

一种防火性能优异的环保型中密度纤维板及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种防火性能优异的环保型中密度纤维板及其制备方法。
背景技术
木材是应用范围最广泛、历史最悠久的一种天然复合材料，它是由50-55％的纤维素、15-25％的半纤维素和20-30％的木素为主成分构成的天然复合材料。根据其结构特点，可以将木材看成是取向纤维在无定形基材中的集合体，利用木材特有的化学和组织结构对木材进行改性，可以达到提高其性能和赋予新功能的目的。木质复合材料是以木质材料为主，复合其它材料而构成的具有特殊微观结构和性能的新型材料。通过利用木材与其它材料的复合效果，可根据用途改良天然木材固有的缺点，改善木材的使用性能，赋予其新的功能，提高木材的使用价值和利用率，扩大木材的使用范围和延长其使用寿命，实现低质材的优化利用，满足不断增长的社会生产和人类生活的需要 。木质复合材料种类很多，随着科技的发展和社会的进步，新型环保的木质复合材料越来越成为行业发展的目标。所以现在研制出一款防火性能好、环保无污染的复合纤维板可以有效的弥补传统木质材料易燃、密度低等缺点，对行业的发展起到一定的促进作用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种防火性能优异的环保型中密度纤维板及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的防火性能优异的环保型中密度纤维板，具有防火性能，环保无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种防火性能优异的环保型中密度纤维板，由下列重量份的原料制成：木材边角料10-18份、农作物秸秆5-9份、椰丝纤维5-10份、碳化硅4-7份、聚氨酯5-15份、石油醚3-6份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯4-9份、碳酸纤维4-9份、氢氧化镁1-2份、硼酸锌1-3份、邻羟甲基苯甲酸内酯3-5份、三氯异氰尿酸1-2份、二乙基硫代氨基甲酰氯1-3份、硅烷偶联剂1-4份、抗氧化剂2-3份、粘胶剂2-5份。
优选地，所述硅烷偶联剂选自3-脲基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、乙烯基-三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选地，所述抗氧化剂选自3，4-二羟基苯甲酸乙酯、叔丁基对羟基茴香醚、环己六醇磷酸酯、4，4'-二叔辛基二苯胺中的一种或几种。
优选的，所述粘胶剂选自邻苯二甲酸二丁酯、亚磷酸三苯酯、聚硫醇、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。
所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为3-6小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、抗氧化剂，热磨机加热温度为450-600℃，搅拌转速为1000-1300转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、硅烷偶联剂，反应温度为650-800℃，反应时间为30-60分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为200-400转/分钟，同时加入粘胶剂，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200-300转/分钟，螺杆温度为220-260℃。
优选地，所述步骤（2）中的0.5%次氯酸钠溶液用量以浸没木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维为宜。
优选的所述步骤（4）中的过筛选用250目筛。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的防火性能优异的环保型中密度纤维板以木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维、聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维为主要成分，通过加入碳化硅、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、硅烷偶联剂、抗氧化剂、粘胶剂，辅以浸泡消毒、机械切割、加热热磨、过筛分选、高温密炼、搅拌冷却、挤出塑形等工艺，使得制备而成的防火性能优异的环保型中密度纤维板，具有防火性能，环保无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
（2）本发明的防火性能优异的环保型中密度纤维板原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）按照重量份称取木材边角料10份、农作物秸秆5份、椰丝纤维5份、碳化硅4份、聚氨酯5份、石油醚3份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯4份、碳酸纤维4份、氢氧化镁1份、硼酸锌1份、邻羟甲基苯甲酸内酯3份、三氯异氰尿酸1份、二乙基硫代氨基甲酰氯1份、3-脲基丙基三甲氧基硅烷1份、3，4-二羟基苯甲酸乙酯2份、邻苯二甲酸二丁酯2份；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为3小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、3，4-二羟基苯甲酸乙酯，热磨机加热温度为450℃，搅拌转速为1000转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质，选用250目筛；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、3-脲基丙基三甲氧基硅烷，反应温度为650℃，反应时间为30分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为200转/分钟，同时加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为220℃。
制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板测试结果如表1所示。
实施例2
（1）按照重量份称取木材边角料13份、农作物秸秆7份、椰丝纤维7份、碳化硅5份、聚氨酯9份、石油醚4份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯5份、碳酸纤维5份、氢氧化镁1份、硼酸锌1份、邻羟甲基苯甲酸内酯4份、三氯异氰尿酸1份、二乙基硫代氨基甲酰氯2份、三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺2份、叔丁基对羟基茴香醚2份、亚磷酸三苯酯3份；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为4小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、叔丁基对羟基茴香醚，热磨机加热温度为500℃，搅拌转速为1100转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质，选用250目筛；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺，反应温度为700℃，反应时间为40分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为250转/分钟，同时加入亚磷酸三苯酯，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为230转/分钟，螺杆温度为230℃。
制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板测试结果如表1所示。
实施例3
（1）按照重量份称取木材边角料16份、农作物秸秆8份、椰丝纤维9份、碳化硅6份、聚氨酯12份、石油醚5份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯8份、碳酸纤维8份、氢氧化镁2份、硼酸锌2份、邻羟甲基苯甲酸内酯4份、三氯异氰尿酸2份、二乙基硫代氨基甲酰氯2份、乙烯基-三（2-甲氧基乙氧基）硅烷3份、环己六醇磷酸酯3份、聚硫醇4份；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为5小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、环己六醇磷酸酯，热磨机加热温度为550℃，搅拌转速为1200转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质，选用250目筛；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、乙烯基-三（2-甲氧基乙氧基）硅烷，反应温度为750℃，反应时间为50分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为350转/分钟，同时加入聚硫醇，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为270转/分钟，螺杆温度为250℃。
制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板测试结果如表1所示。
实施例4
（1）按照重量份称取木材边角料18份、农作物秸秆9份、椰丝纤维10份、碳化硅7份、聚氨酯15份、石油醚6份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯9份、碳酸纤维9份、氢氧化镁2份、硼酸锌3份、邻羟甲基苯甲酸内酯5份、三氯异氰尿酸2份、二乙基硫代氨基甲酰氯3份、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷4份、4，4'-二叔辛基二苯胺3份、甲苯二异氰酸酯5份；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为6小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、4，4'-二叔辛基二苯胺，热磨机加热温度为600℃，搅拌转速为1300转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质，选用250目筛；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷，反应温度为800℃，反应时间为60分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为400转/分钟，同时加入甲苯二异氰酸酯，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为300转/分钟，螺杆温度为260℃。
制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板测试结果如表1所示。
对比例1
（1）按照重量份称取木材边角料10份、农作物秸秆5份、椰丝纤维5份、碳化硅4份、聚氨酯5份、石油醚3份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯4份、碳酸纤维4份、氢氧化镁1份、硼酸锌1份、邻羟甲基苯甲酸内酯3份、三氯异氰尿酸1份、3-脲基丙基三甲氧基硅烷1份、3，4-二羟基苯甲酸乙酯2份、邻苯二甲酸二丁酯2份；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为3小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、3，4-二羟基苯甲酸乙酯，热磨机加热温度为450℃，搅拌转速为1000转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质，选用250目筛；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、3-脲基丙基三甲氧基硅烷，反应温度为650℃，反应时间为30分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为200转/分钟，同时加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为220℃。
制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板测试结果如表1所示。
对比例2
（1）按照重量份称取木材边角料18份、农作物秸秆9份、椰丝纤维10份、碳化硅7份、聚氨酯15份、石油醚6份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯9份、碳酸纤维9份、氢氧化镁2份、硼酸锌3份、邻羟甲基苯甲酸内酯5份、二乙基硫代氨基甲酰氯3份、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷4份、4，4'-二叔辛基二苯胺3份、甲苯二异氰酸酯5份；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为6小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、4，4'-二叔辛基二苯胺，热磨机加热温度为600℃，搅拌转速为1300转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质，选用250目筛；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、二乙基硫代氨基甲酰氯、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷，反应温度为800℃，反应时间为60分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为400转/分钟，同时加入甲苯二异氰酸酯，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为300转/分钟，螺杆温度为260℃。
制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的制得的防火性能优异的环保型中密度纤维板分别进行静曲强度、内结合强度、导热系数、密度、甲醛释放量标准这几项性能测试。
表1
静曲强度（MPa） 内结合强度（MPa） 导热系数（W/mK） 密度（kg/m3） 甲醛释放量标准
实施例1 38.49 0.85 0.043 257.89 E0级
实施例2 37.78 0.83 0.045 265.37 E0级
实施例3 37.93 0.84 0.042 254.16 E0级
实施例4 37.66 0.81 0.043 262.57 E0级
对比例1 15.20 0.13 0.157 168.19 E0级
对比例2 16.62 0.23 0.172 153.24 E0级
本发明的防火性能优异的环保型中密度纤维板以木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维、聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维为主要成分，通过加入碳化硅、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、硅烷偶联剂、抗氧化剂、粘胶剂，辅以浸泡消毒、机械切割、加热热磨、过筛分选、高温密炼、搅拌冷却、挤出塑形等工艺，使得制备而成的防火性能优异的环保型中密度纤维板，具有防火性能，环保无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的防火性能优异的环保型中密度纤维板原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种防火性能优异的环保型中密度纤维板，其特征在于：由下列重量份的原料制成:木材边角料10-18份、农作物秸秆5-9份、椰丝纤维5-10份、碳化硅4-7份、聚氨酯5-15份、石油醚3-6份、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯4-9份、碳酸纤维4-9份、氢氧化镁1-2份、硼酸锌1-3份、邻羟甲基苯甲酸内酯3-5份、三氯异氰尿酸1-2份、二乙基硫代氨基甲酰氯1-3份、硅烷偶联剂1-4份、抗氧化剂2-3份、粘胶剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自3-脲基丙基三甲氧基硅烷、三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、乙烯基-三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板，其特征在于：所述抗氧化剂选自3，4-二羟基苯甲酸乙酯、叔丁基对羟基茴香醚、环己六醇磷酸酯、4，4'-二叔辛基二苯胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板，其特征在于：所述粘胶剂选自邻苯二甲酸二丁酯、亚磷酸三苯酯、聚硫醇、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维加入0.5%次氯酸钠溶液中，进行浸泡软化消毒，浸泡时间为3-6小时；
（3）将软化后的混合物烘干进行搅拌切割，然后注入热磨机，同时加入碳化硅、抗氧化剂，热磨机加热温度为450-600℃，搅拌转速为1000-1300转/分钟，热磨时间为60分钟；
（4）将步骤（3）中的混合物过筛去除大颗粒物质；
（5）将步骤（4）的过筛物注入高温密炼机混合反应，同时依次加入聚氨酯、石油醚、聚乙二醇-对甲苯磺酸酯、碳酸纤维、氢氧化镁、硼酸锌、邻羟甲基苯甲酸内酯、三氯异氰尿酸、二乙基硫代氨基甲酰氯、硅烷偶联剂，反应温度为650-800℃，反应时间为30-60分钟；
（6）将步骤（5）的反应物注入搅拌机进行自然冷却，搅拌速度为200-400转/分钟，同时加入粘胶剂，搅拌时间为35分钟；
（7） 将步骤（6）的冷却物注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却得成品，螺杆转速为200-300转/分钟，螺杆温度为220-260℃。
6.根据权利要求5所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的0.5%次氯酸钠溶液用量以浸没木材边角料、农作物秸秆、椰丝纤维为宜。
7.根据权利要求5所述的防火性能优异的环保型中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的过筛选用250目筛。
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