CN109398389A - 一种阻燃防腐地板及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃防腐地板及其制备方法 Download PDF

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丁先锋
李兰杰
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Abstract

本发明提供了一种阻燃防腐地板及其制备方法，阻燃防腐地板包括芯层及分别贴覆在芯层两侧的面层和底层；其中，芯层由阻燃微发泡板材制成，面层和底层均由连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材制成。该阻燃防腐地板的制备方法包括以下步骤：将面层、芯层和底层放入双钢带压机进行热熔复合，接着冷压复合，经裁剪得到阻燃防腐地板。本发明制备的地板具有吸水率低、强度高、耐候、防腐、轻质、阻燃和隔音等特点；另外，本发明不仅解决了产品的耐腐蚀性差、耐候性差的问题，而且还实现了连续化生产，操作简单方便，大大降低了生产成本，从而使得其可以广泛应用于客车地板、高铁地板和动车地板等领域，为乘客的安全提供了有力保障。

Description

一种阻燃防腐地板及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃防腐地板及其制备方法。
背景技术
木地板是铁路客车使用多年的传统材料，从五六十年代采用实木地板，到现在仍大量采用的胶合板地板，材质基本没有改变，木质胶合板质量轻，强度高，加工性好，施工方便，价格低廉，但吸水率高，耐水性差，易腐烂。新造铁路客车内装用的车底木构件和地板胶合板，都按要求经过了防腐处理，但近几年，地板腐烂问题比以往更加突出，尤其是两端通过台和小走廊地板，长期浸水后容易变形起翘、腐烂，使用寿命较短，同时木板不阻燃，易带来安全隐患。
近年来，部分铁路局采用铝塑板来防腐，虽然铝塑板具有耐冲击、耐候、防潮、防火、易加工等特点，但由于铝塑板以胶水粘接，芯材及胶水含有有毒成分，在燃烧或高温下，甚至阳光暴晒下会释放对人体有害的气体，同时铝塑板复合强度不高，弯曲时易断裂，由于铝金属和塑料材质的各向异性及受温度变化的速率不同，产品因温度变化易产生变形、膨胀、脱落等现象。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，首要目的是提供一种阻燃防腐地板。
本发明的第二个目的在于提供一种阻燃防腐地板的制备方法。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种阻燃防腐地板，其包括：芯层及分别贴覆在芯层两侧的面层和底层；其中，芯层由阻燃微发泡板材制成，面层和底层均由连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材制成。
优选地，连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材包括35‐65wt％的连续纤维和35‐65wt％的热塑性树脂。
优选地，热塑性树脂包括75‐85wt％的树脂基体和15‐25wt％的磷‐氮系阻燃剂，其中，树脂基体选自聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的一种以上，磷‐氮系阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺和三聚磷酸钠中的一种以上。
优选地，热塑性树脂的熔融指数≥40g/10min(230℃，1.26kg)。
优选地，连续纤维选自连续玻璃纤维、连续碳纤维和连续芳纶纤维中的一种以上。
优选地，连续纤维的直径为13‐17μm，线密度为1200‐2400tex。
优选地，连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材中的连续纤维按照0/90度方向交叉排列。
优选地，连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材的密度为1.35‐1.55kg/m3，厚度为1‐3mm，层数为1‐3层。
优选地，阻燃微发泡板材包括80‐90wt％的原料基体和10‐20wt％的磷‐氮系阻燃剂，其中，原料基体选自聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的一种以上，磷‐氮系阻燃剂由55‐75wt％酸源、5‐15wt％碳源和20‐30wt％气源组成。
优选地，酸源选自三聚磷酸钠或磷酸。
优选地，碳源选自淀粉或季戊四醇。
优选地，气源选自聚磷酸铵或三聚氰胺。
优选地，阻燃微发泡板材的密度为0.55‐0.75g/cm3，厚度为7‐14mm，层数为1‐2层。
优选地，阻燃微发泡板材采用闭孔发泡法制成，闭孔率≥98％。
一种上述的阻燃防腐地板的制备方法，其包括以下步骤：
将面层、芯层和底层放入双钢带压机进行热熔复合，接着冷压复合，经裁剪得到阻燃防腐地板。
优选地，热熔复合的压力和冷压复合的压力均为3‐5MPa，热熔复合的速度和冷压复合的速度均为1‐3m/min。
优选地，热熔复合的温度为180‐220℃。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明采用阻燃微发泡板材和连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材作为原料，使得其制备的阻燃防腐地板的横、纵方向强度高且均匀；另外，由于阻燃微发泡板材为闭孔结构，且连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材中热塑性树脂的树脂基体吸水率低，又耐酸、碱、盐腐蚀，从而使得本发明制备的地板具有吸水率较低、防腐性能优异、耐候性好等特点，即可在‐40～80℃内长期使用。
第二、本发明采用低挥发性的阻燃微发泡板材和低挥发性的连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材通过热熔复合成型工艺制备地板，且在热压成型过程中可以进一步去除上述原料中的挥发物；另外，本发明的方法也不使用胶黏剂，从而使得产品具有环保无毒、低气味和低挥发性等特点；再者，本发明的制备方法实现了产品的一体化，结合强度高，施工工艺简单方便，产品可以进行钉、锯、刨或粘，从而使得其可以更好地满足客车领域的使用需求。
第三、本发明制备的地板为热塑性复合材料，可以100％回收利用，环保性好。
总之，本发明的面层和底层均由连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材制成，从而使得产品具有吸水率低、强度高、耐候和防腐等特点；本发明的芯层由阻燃微发泡板材制成，从而使得产品具有吸水率低、轻质、阻燃和隔音等特点。另外，本发明不仅解决了产品的耐腐蚀性差、耐候性差的问题，而且还实现了连续化生产，操作简单方便，大大降低了生产成本，从而使得其可以广泛应用于客车地板、高铁地板和动车地板等领域，为乘客的安全提供了有力保障。
具体实施方式
本发明提供了一种阻燃防腐地板及其制备方法。
<阻燃防腐地板>
一种阻燃防腐地板包括芯层及分别贴覆在芯层两侧的面层和底层；其中，芯层由阻燃微发泡板材制成，面层和底层均由连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材制成。
[连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材]
连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材可以包括35‐65wt％的连续纤维和35‐65wt％的热塑性树脂，连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材还可以包括45‐60wt％的连续纤维和40‐55wt％的热塑性树脂，连续纤维和热塑性树脂的重量份之和为100wt％。
连续纤维和热塑性树脂的含量限定能够使得连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材达到强度高和质量轻的目的。
连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材中的连续纤维按照0/90度方向交叉排列。
连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材的密度可以为1.35‐1.55kg/m3，优选为1.35kg/m3；厚度可以为1‐3mm，优选为1mm；氧指数可以为32‐38％，优选为38％；层数可以为1‐3层，优选为1层。
(热塑性树脂)
热塑性树脂可以包括75‐85wt％的树脂基体和15‐25wt％的磷‐氮系阻燃剂，树脂基体和磷‐氮系阻燃剂的重量份之和为100wt％。其中，树脂基体选自聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的一种以上，磷‐氮系阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺和三聚磷酸钠中的一种以上。
其中，热塑性树脂的熔融指数≥40g/10min(230℃，1.26kg)。
(连续纤维)
连续纤维选自连续玻璃纤维、连续碳纤维和连续芳纶纤维中的一种以上。
其中，连续纤维的直径为13‐17μm，线密度为1200‐2400tex。
[阻燃微发泡板材]
阻燃微发泡板材可以包括80‐90wt％的原料基体和10‐20wt％的磷‐氮系阻燃剂，原料基体和磷‐氮系阻燃剂的重量份之和为100wt％。其中，原料基体选自聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的一种以上，磷‐氮系阻燃剂由55‐75wt％酸源(三聚磷酸钠或磷酸)、5‐15wt％碳源(淀粉或季戊四醇)和20‐30wt％气源(聚磷酸铵或三聚氰胺)组成。其中，阻燃微发泡板材的密度可以为0.55‐0.75g/cm3，优选为0.65g/cm3；厚度可以为7‐14mm，优选为7mm；层数可以为1‐2层，优选为1层；氧指数可以为33‐38％，优选为38％。
阻燃微发泡板材采用磷‐氮系阻燃剂改性而成；具体过程为：采用微发泡注塑成型工艺，将热塑性树脂(聚丙烯或聚乙烯)和磷‐氮系阻燃剂混合均匀后，喂入微发泡注塑机，同时，将超临界流体二氧化碳(C02)通过注射器注入微发泡注塑机，通过注塑得到阻燃微发泡板材。
实际上，阻燃微发泡板材采用闭孔发泡法制成，闭孔率≥98％。
<阻燃防腐地板的制备方法>
一种阻燃防腐地板的制备方法，其包括以下步骤：
将面层、芯层和底层放入双钢带压机进行热熔复合成型，接着冷压复合成型，经裁剪得到阻燃防腐地板。
其中，热熔复合的压力和冷压复合的压力均可以为3‐5MPa，优选为3MPa；热熔复合的速度和冷压复合的速度均可以为1‐3m/min，优选为3m/min。
热熔复合的温度可以为180‐220℃，优选为180℃。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
本实施例的阻燃防腐地板的制备方法包括以下步骤：
将1层厚度为1mm、氧指数为38％、连续纤维含量为45wt％的连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)阻燃片材(作为面层)，厚度为7mm、氧指数为38％、密度为0.65g/cm3的阻燃聚丙烯(PP)微发泡板材(作为芯层)和1层厚度为1mm、氧指数为38％、连续纤维含量为45wt％的连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)阻燃片材(作为底层)一起放入双钢带压机进行热熔复合成型，其温度为180℃，接着进行冷压复合成型，热熔复合的压力和冷压复合的压力均为3MPa，热熔复合的速度和冷压复合的速度均为3m/min，经裁剪得到阻燃防腐地板，其性能测试结果如表1所示。
其中，连续纤维增强聚丙烯阻燃片材中连续纤维的含量在35‐65wt％之内是可以的。
阻燃微发泡板材的密度在0.55‐0.75g/cm3之内、厚度在7‐14mm之内、氧指数在33‐38％之内都是可以的。
连续纤维增强聚丙烯阻燃片材的厚度在1‐3mm之内、氧指数在32‐38％之内也是可以的。
热熔复合的压力和冷压复合的压力在3‐5MPa之内、热熔复合的速度和冷压复合的速度在1‐3m/min之内都是可以的。
热熔复合的温度在180‐220℃之内也是可以的。
实施例2：
本实施例的阻燃防腐地板的制备方法包括以下步骤：
将1层厚度为1.5mm、氧指数为36％、连续纤维含量为55wt％的连续玻璃纤维增强聚乙烯(PE)阻燃片材(作为面层)，厚度为9mm、氧指数为33％、密度为0.70g/cm3的阻燃聚乙烯(PE)微发泡板材(作为芯层)和1层厚度为1.5mm、氧指数为36％、连续纤维含量为55wt％的连续玻璃纤维增强聚乙烯(PE)阻燃片材(作为底层)一起放入双钢带压机进行热熔复合成型，其温度为190℃，接着进行冷压复合成型，热熔复合的压力和冷压复合的压力均为3MPa，热熔复合的速度和冷压复合的速度均为2.5m/min，经裁剪得到阻燃防腐地板，其性能测试结果如表1所示。
实施例3：
本实施例的阻燃防腐地板的制备方法包括以下步骤：
将1层厚度为2mm、氧指数为35％、连续纤维含量为65wt％的连续碳纤维增强聚丙烯(PP)阻燃片材(作为面层)，厚度为11mm、氧指数为35％、密度为0.75g/cm3的阻燃聚丙烯(PP)微发泡板材(作为芯层)和1层厚度为2mm、氧指数为35％、连续纤维含量为65wt％的连续碳纤维增强聚丙烯(PP)阻燃片材(作为底层)一起放入双钢带压机进行热熔复合成型，其温度为200℃，接着进行冷压复合成型，热熔复合的压力和冷压复合的压力均为3.5MPa，热熔复合的速度和冷压复合的速度均为2m/min，经裁剪得到阻燃防腐地板，其性能测试结果如表1所示。
实施例4：
本实施例的阻燃防腐地板的制备方法包括以下步骤：
将1层厚度为2.5mm、氧指数为34％、连续纤维含量为35wt％的连续芳纶纤维增强聚乙烯(PE)阻燃片材(作为面层)，厚度为13mm、氧指数为36％、密度为0.55g/cm3的阻燃聚乙烯(PE)微发泡板材(作为芯层)和1层厚度为2.5mm、氧指数为34％、连续纤维含量为35wt％的连续芳纶纤维增强聚乙烯(PE)阻燃片材(作为底层)一起放入双钢带压机进行热熔复合成型，其温度为210℃，接着进行冷压复合成型，热熔复合的压力和冷压复合的压力均为4MPa，热熔复合的速度和冷压复合的速度均为1.5m/min，经裁剪得到阻燃防腐地板，其性能测试结果如表1所示。
实施例5：
本实施例的阻燃防腐地板的制备方法包括以下步骤：
将1层厚度为3mm、氧指数为32％、连续纤维含量为42wt％的连续碳纤维增强聚乙烯(PE)阻燃片材(作为面层)，厚度为14mm、氧指数为37％、密度为0.60g/cm3的阻燃聚乙烯(PE)微发泡板材(作为芯层)和1层厚度为3mm、氧指数为32％、连续纤维含量为42wt％的连续碳纤维增强聚乙烯(PE)阻燃片材(作为底层)一起放入双钢带压机进行热熔复合成型，其温度为220℃，接着进行冷压复合成型，热熔复合的压力和冷压复合的压力均为5MPa，热熔复合的速度和冷压复合的速度均为1m/min，经裁剪得到阻燃防腐地板，其性能测试结果如表1所示。
表1实施例1至实施例5的阻燃防腐地板的性能测试数据
由表1中的性能数据可以看出，本发明所制备的阻燃防腐地板的吸水率(0.12‐0.15％)远远小于国家标准(1％)，密度在0.7‐1g/cm3之间，力学性能优异，阻燃等级较高，烟密度很低，因此，本发明的阻燃防腐地板具有吸水率低、强度高、耐候、防腐、轻质、阻燃和隔音等特点；另外，本发明不仅解决了产品的耐腐蚀性差、耐候性差的问题，而且还实现了连续化生产，操作简单方便，大大降低了生产成本，从而使得其可以广泛应用于客车地板、高铁地板和动车地板等领域，为乘客安全提供了有力保障。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃防腐地板，其特征在于：其包括：芯层及分别贴覆在所述芯层两侧的面层和底层；
所述芯层由阻燃微发泡板材制成；
所述面层和所述底层均由连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材制成。
2.根据权利要求1所述的阻燃防腐地板，其特征在于：所述连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材包括35‐65wt％的连续纤维和35‐65wt％的热塑性树脂。
3.根据权利要求2所述的阻燃防腐地板，其特征在于：所述热塑性树脂包括75‐85wt％的树脂基体和15‐25wt％的磷‐氮系阻燃剂，所述树脂基体选自聚丙烯和聚乙烯中的一种以上，所述磷‐氮系阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺和三聚磷酸钠中的一种以上；和/或，
所述热塑性树脂的熔融指数≥40g/10min(230℃，1.26kg)。
4.根据权利要求2所述的阻燃防腐地板，其特征在于：所述连续纤维选自连续玻璃纤维、连续碳纤维和连续芳纶纤维中的一种以上；
优选地，所述连续纤维的直径为13‐17μm，线密度为1200‐2400tex。
5.根据权利要求1所述的阻燃防腐地板，其特征在于：所述连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材中的连续纤维按照0/90度方向交叉排列；和/或，
所述连续纤维增强热塑性树脂阻燃片材的密度为1.35‐1.55kg/m3，厚度为1‐3mm，层数为1‐3层。
6.根据权利要求1所述的阻燃防腐地板，其特征在于：所述阻燃微发泡板材包括80‐90wt％的原料基体和10‐20wt％的磷‐氮系阻燃剂，所述原料基体选自聚丙烯和聚乙烯中的一种以上，所述磷‐氮系阻燃剂由55‐75wt％酸源、5‐15wt％碳源和20‐30wt％气源组成；
优选地，所述酸源选自三聚磷酸钠或磷酸；
优选地，所述碳源选自淀粉或季戊四醇；
优选地，所述气源选自聚磷酸铵或三聚氰胺。
7.根据权利要求1所述的阻燃防腐地板，其特征在于：所述阻燃微发泡板材的密度为0.55‐0.75g/cm3，厚度为7‐14mm，层数为1‐2层；
优选地，所述阻燃微发泡板材采用闭孔发泡法制成，闭孔率≥98％。
8.一种根据权利要求1‐7任一项所述的阻燃防腐地板的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
将面层、芯层和底层放入双钢带压机进行热熔复合，接着冷压复合，经裁剪得到所述阻燃防腐地板。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述热熔复合的压力和所述冷压复合的压力均为3‐5MPa，所述热熔复合的速度和所述冷压复合的速度均为1‐3m/min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述热熔复合的温度为180‐220℃。
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