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      一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法與流程

      文檔序號:12404096閱讀:291來源:國知局

      本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)板材的制備方法,具體涉及一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法。



      背景技術(shù):

      我國是水稻生產(chǎn)大國,水稻秸稈資源豐富,可以用其制作生物質(zhì)板材,緩解木材供應(yīng)的壓力,代替部分木制品和塑料制品,同時減少了塑料對環(huán)境的污染,也使水稻秸稈資源得到了更有效的利用。

      張瑾在其研究生學(xué)位論文《利用水稻秸稈制作可完全降解的生物質(zhì)板材》中,以水稻秸稈為原料,闡述了一種可完全降解的環(huán)境友好型材料-生物質(zhì)板材的制作方法,采用純物理方法,經(jīng)過切碎、浸泡、磨解、熱壓成型等工藝之后,制成了具有一定強度的生物質(zhì)板材。在制板材的過程中無任何化學(xué)試劑的添加,節(jié)約了成本,且廢棄后可完全降解被土壤吸收,作為肥料再次利用,不會造成任何環(huán)境污染。但是板材存在性能不足。

      本發(fā)明向水稻秸稈中加入硫酸鹽木漿分絲帚化,加入增強劑羧基改性硅油進行增強改性處理,加入發(fā)泡劑松油;松香粉末作為填充劑有助于板材的壓制,保證了板材的致密度,高溫熔化可作為膠黏劑,不溶于水,加入可提高板材的耐水性;納米蒙脫土改性處理可顯著提高板材的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性,蒙脫土與生物質(zhì)混合過程中,發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),增加了互相作用;以乳化的液體石蠟為芯材,以充分溶解的明膠為壁材,加入促凝劑乙醇,采用單凝聚法制備微膠囊防水劑;制備了磷酸三聚氰胺-聚丙烯鹽-硼酸鹽阻燃劑,與水滑石協(xié)同作用,阻燃效果更佳;得到一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法,依照該工藝制備的生物質(zhì)板材力學(xué)性能好、防水性好、阻燃性強。

      本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):

      水稻秸稈40-50,硫酸鹽木漿3-6,羧基改性硅油2-5,明膠4-7,納米蒙脫土5-10,乳化劑OP-10 1-3,液體石蠟2-4,松香2-3,聚丙烯酸3-6,磷酸三聚氰胺2-5,硼酸3-5,水滑石4-6,松油1-3,乙醇、蒸餾水適量。

      一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法,其特征在于,按以下步驟進行:

      a. 將水稻秸稈曬干后用粉碎機剪為10-20mm的碎片,室溫下用水浸泡2-4d,

      機械磨解成纖維長度1-5mm,加入硫酸鹽木漿,混合均勻,注入打漿機,分絲帚化使叩解度在25-350SR,緩慢攪拌加入羧基改性硅油,調(diào)pH為4-5;

      b. 將明膠、納米蒙脫土與蒸餾水混合,40-50℃水浴,攪拌溶解得A液;將

      乳化劑OP-10、液體石蠟與松香混合,攪拌乳化1-2h得B液;將A、B液混合,攪拌均勻,加入乙醇,繼續(xù)攪拌1-2h,調(diào)溶液pH為8-9,冰水浴中固化1-2h,經(jīng)真空烘干、粉碎得微膠囊粉末;

      c. 向聚丙烯酸中1:3-5加入蒸餾水,加熱至70-90℃,攪拌下加入磷酸三聚氰胺、硼酸,超聲分散,反應(yīng)3-4h,冷卻、抽濾,水洗3-5次,于80-90℃烘箱中干燥至恒重,再與水滑石混合研磨,得復(fù)合阻燃劑;

      d. 將a、b、c所得物料混合,加入松油,攪拌1-2h,得均勻漿料,填充在模具中,用熱壓機在2-8MPa、110-160℃壓縮2-4h成型,即得到一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。

      本發(fā)明的反應(yīng)機理如下:

      (1)向水稻秸稈中通過加入硫酸鹽木漿分絲帚化,加入增強劑羧基改性硅油進行增強改性處理,加入發(fā)泡劑松油,制得一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。

      (2)松香粉末作為填充劑有助于板材的壓制,保證了板材的致密度;松香高溫熔化可作為膠黏劑;松香具有不溶于水的特性,加入可提高板材的耐水性;松香分子具有雙鍵和羧基活性基團,可作為單體參與高溫聚合,形成牢固的化學(xué)鍵,整個過程環(huán)保,低能耗,且制得的板材力學(xué)性能良好、耐水型優(yōu)異。

      納米蒙脫土改性處理可顯著提高板材的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性,蒙脫土與生物質(zhì)混合過程中,發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),增加了互相作用,處理后的蒙脫土-生物質(zhì)復(fù)合板材的吸水性能降低,其尺寸穩(wěn)定性得到了提高。

      以乳化的液體石蠟為芯材,以充分溶解的明膠為壁材,加入促凝劑乙醇,采用單凝聚法制備微膠囊防水劑;

      (3)制備了磷酸三聚氰胺-聚丙烯鹽-硼酸鹽阻燃劑,與水滑石協(xié)同作用,阻燃效果更佳;磷酸三聚氰胺分子中含磷、氮,不含鹵,可發(fā)生P- N協(xié)同效應(yīng),阻燃效率高,熱穩(wěn)定性好;硼是一種環(huán)保型原料,硼-磷-氮之間存在阻燃協(xié)同效應(yīng);水滑石受熱時失去層間水、碳酸根及羥基,大量吸熱,起到阻燃作用,能吸收酸性氣體和煙霧,起到抑煙、消煙的作用。

      具體實施方式

      為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體實施例,進一步闡述本發(fā)明。

      實施例

      一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法,由下述重量份(g)的原料制得:

      水稻秸稈45,硫酸鹽木漿6,羧基改性硅油5,明膠7,納米蒙脫土10,乳化劑OP-10 1,液體石蠟4,松香3,聚丙烯酸6,磷酸三聚氰胺5,硼酸3,水滑石4,松油1,乙醇、蒸餾水適量。

      一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法,其特征在于,按以下步驟進行:

      a. 將水稻秸稈曬干后用粉碎機剪為10-20mm的碎片,室溫下用水浸泡2d,

      機械磨解成纖維長度1-5mm,加入硫酸鹽木漿,混合均勻,注入打漿機,分絲帚化使叩解度在25-350SR,緩慢攪拌加入羧基改性硅油,調(diào)pH為4-5;

      b. 將明膠、納米蒙脫土與蒸餾水混合,40-50℃水浴,攪拌溶解得A液;乳

      化劑OP-10、液體石蠟與松香混合,攪拌乳化1h得B液;將A、B液混合,攪拌均勻,加入乙醇,繼續(xù)攪拌1h,調(diào)溶液pH為8-9,冰水浴中固化1h,經(jīng)真空烘干、粉碎得微膠囊粉末;

      c. 向聚丙烯酸中1:3加入蒸餾水,加熱至70-80℃,攪拌下加入磷酸三聚氰胺、硼酸,超聲分散,反應(yīng)3h,冷卻、抽濾,水洗3次,于80-90℃烘箱中干燥至恒重,再與水滑石混合研磨,得復(fù)合阻燃劑;

      d. 將a、b、c所得物料混合,加入松油,攪拌1h,得均勻漿料,填充在模具中,用熱壓機在4-8MPa、130-150℃壓縮3h成型,即得到一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。

      上述實施例制備的一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材性能檢測結(jié)果如下所示:

      靜曲強度≥ 21.8MPa,彈性模量≥ 2015MPa,內(nèi)結(jié)合強度≥ 0.54 MPa,吸水厚度膨脹率≤ 7.2%,含水率4.3-8.3%,極限氧指數(shù)為32%,阻燃等級可達UL 94V-0級,環(huán)保等級達到E1級。

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