CN102267153B - 一种抗菌阻燃复合板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌阻燃复合板，其特征是原料配比如下：原料配比如下：甘蔗渣：42份，异氰酸酯树脂胶黏剂：3份，脲醛树脂胶黏剂：5份，阻燃剂：9份，NH4Cl固化剂：3份，水：26份，纳米氧化锌溶液：12份；制作步骤包括：(1)净化甘蔗渣；(2)粉碎并筛分甘蔗渣颗粒；(3)对甘蔗渣颗粒进行改性；(4)将改性后的甘蔗渣颗粒用35kHz的超声波进行处理，超声波的处理时间为4～5min，温度为45℃；(5)干燥；(6)施胶；(7)铺装复合板；(8)加压复合板；(9)成型。本发明具有价格低廉、抗菌和阻燃能力强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种抗菌阻燃复合板。
背景技术
利用农作物甘蔗制造复合板，不仅可以缓解我国木材资源短缺的现象，填补我国木质材料及其制品的供需缺口，还能减少对环境造成的污染。纳米氧化锌对各种复合材料的力学性能有明显的增强效果，作为抗菌剂，其抗菌效果也是很明显的。通过研究纳米氧化锌在丙烯酸树脂中抗菌效果，结果表明，纳米氧化锌有很好的杀菌效果，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有一定的杀菌效果，且在光照下的杀菌效果更好；纳米氧化锌有很好的抗菌效率，抗菌的时效性也很好，两个月之后的抗菌率还能保持很好。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗菌阻燃复合板。
本发明原料配比如下：甘蔗渣：42份，异氰酸酯树脂胶黏剂：3份，脲醛树脂胶黏剂：5份，阻燃剂：9份，NH4Cl固化剂：3份，水：26份，纳米氧化锌溶液：12份。
纳米氧化锌溶液通过下列方式制作：
将氨水滴加到硝酸锌溶液中，使溶液体系pH值大于9，再用漏斗取得沉淀，并用去离子水洗涤沉淀物多次，直至体系的pH值接近7；保持温度在50℃，向沉淀中逐次加入浓度为0.95mol/L硝酸溶液搅拌，至体系pH值到3.5～4.1之间，即可得到纳米氧化锌溶液。
本发明制作步骤包括：
(1)净化甘蔗渣
(2)粉碎并筛分甘蔗渣颗粒
甘蔗渣颗粒粒径为30～40目。
(3)对甘蔗渣颗粒进行改性
将甘蔗渣置于密闭的压力浸注罐中，加纳米氧化锌溶液，加压到1MPa左右，约保持1min左右，用循环泵抽出少量纳米氧化锌溶液，使浸注罐内产生真空，持续一段时间后借助自动调控装置改变四通阀门的方向，使纳米氧化锌依靠加液泵又返回到浸注罐中，并使浸注罐内的压力达到1MPa。经1min后再次改变四通阀的方向，又由循环泵抽出纳米氧化锌溶液，使浸注罐形成真空。这样反复进行多次。四通阀是由凸轮机构，用计算机程控自动调节，实现真空、加压频繁转换。真空-加压法一次为一个周期，处理周期达到60次。
纳米氧化锌具有极强的氧化活性，可破坏细菌的生物活性和代谢繁殖功能，从而达到抗菌目的。另外，纳米氧化锌在阳光尤其是紫外线的照射下，能自行分解出自由移动的带负电的电子，并留下带正电的空穴，这种空穴将空气中的氧激活为活性氧，活性氧可把大多数病原菌和病毒杀死。因此，以纳米氧化锌颗粒作为抗菌物质，同时利用甘蔗纤维良好的离子吸收性能，得到抗菌能力强的复合板。
纳米氧化锌引入甘蔗纤维细胞并凝胶后，能够有效地隔绝甘蔗纤维与氧气的接触，从而抑制燃烧的进行。将纳米氧化锌甘蔗复合板与空白甘蔗复合板进行试验相比，纳米氧化锌甘蔗复合板于45s和175S出现的两个热释放峰明显减弱，热释放速率明显降低。平均热释放速率下降了38％，热释放速率峰值下降了25％。这说明甘蔗纤维细胞中引入纳米氧化锌，凝胶可有效地延缓热量的传递，使得细胞壁成分只能脱水碳化，从而压制的复合板热解时生成可燃性挥发产物的速度明显降低，同时热量传递到板材表面的速度变缓，阻燃效果明显。
(4)将改性后的甘蔗渣颗粒用35kHz的超声波进行处理，超声波的处理时间为4～5min，温度为45℃。
超声波处理能提高甘蔗渣纤维之间的氢键结合，从而大幅提高复合板的强度。
(5)干燥
置于温度已预热至100℃的烘箱中干燥。
(6)施胶
拌胶在喷雾式拌胶机中进行，边喷胶边搅拌。
(7)铺装复合板
(8)加压复合板
压力为2.5MPa，温度为165℃，加压时间为10min。
(9)成型
根据产品要求进行切割复合板。
本发明具有价格低廉、抗菌和阻燃能力强的特点。
具体实施方式
本实施例原料配比如下：甘蔗渣：42份，异氰酸酯树脂胶黏剂：3份，脲醛树脂胶黏剂：5份，阻燃剂：9份，NH4Cl固化剂：3份，水：26份，纳米氧化锌溶液：12份。
纳米氧化锌溶液通过下列方式制作：
将氨水滴加到硝酸锌溶液中，使溶液体系pH值大于9，再用漏斗取得沉淀，并用去离子水洗涤沉淀物多次，直至体系的pH值接近7；保持温度在50℃，向沉淀中逐次加入浓度为0.95mol/L硝酸溶液搅拌，至体系pH值到3.5～4.1之间，即可得到纳米氧化锌溶液。
原料配比是根据试验确定的。试验表明：随着异氰酸酯树脂胶黏剂添加量的增加，复合板弹性模量平均值呈上升的趋势。添加3份异氰酸酯树脂胶黏剂复合板的弹性模量平均值达4700MPa，较异氰酸酯树脂添加量为2份的复合板提高了13.6％，但是异氰酸酯树脂胶黏剂添加量超过3份复合板效果不明显，这是因异氰酸酯树脂湿润能力强，其与甘蔗渣之间发生良好的物理吸附，与此同时，其上的异氰酸基与甘蔗渣中的羟基还形成了化学键，从而使复合板胶合强度明显提高，阻燃剂添加量从6份增加到9份时，复合板弹性模量平均值呈上升趋势；当阻燃剂添加量从9份增加到12份时，复合板弹性模量平均值呈下降趋势。这可能是由于随着阻燃剂添加量的增加，其所含有的硼酸降低了甘蔗纤维的pH值，从而引起部分胶黏剂提前固化，降低了复合板的胶合强度。
随着异氰酸酯树脂胶黏剂添加量的增加，复合板静曲强度平均值呈明显上升趋势。这是由于随着异氰酸酯树脂胶黏剂添加量的增加，其游离-N＝C＝O的含量也增加，这增加了其与甘蔗纤维之间胶合时的胶合点，提高了复合板的静曲强度。随着阻燃剂添加量的增加，复合板静曲强度平均值呈先上升而后下降的趋势。这是由于阻燃剂的加入阻碍了甘蔗纤维之间的胶合，从而使甘蔗纤维之间的胶合性能下降，加之阻燃剂中硼酸物质的存在，引起了部分胶黏剂提前固化，从而降低了复合板的胶合强度。
当异氰酸酯树脂胶黏剂添加量为1份时，复合板内结合强度平均值仅为0.36MPa；当异氰酸酯树脂添加量提高至2份时，复合板内结合强度平均值有了明显的提高；当异氰酸酯树脂添加量为3份时，复合板内结合强度平均值达到0.66MPa。脲醛树脂胶黏剂的添加对复合板内结合强度平均值的提高程度较小。随着阻燃剂添加量的增加，复合板内结合强度平均值呈先上升而后下降的趋势。胶黏剂添加量是决定复合板内结合强度的主要因素。随着胶黏剂添加量的提高，甘蔗纤维之间的胶合点随之增多，从而使复合板的胶合性能明显提高。
随着异氰酸酯树脂、脲醛树脂和阻燃剂添加量的增加，复合板2h吸水厚度膨胀率平均值均呈下降的趋势。其中，异氰酸酯树脂添加量对复合板2h吸水厚度膨胀率平均值的影响最为显著。当异氰酸酯树脂添加量提高至3份时，复合板2h吸水厚度膨胀率平均值较异氰酸酯树脂添加量为1份时降低了37.8％。脲醛树脂和阻燃剂添加量的变化对复合板2h吸水厚度膨胀率平均值的影响较小。随着胶黏剂添加量的增加，甘蔗纤维之间的胶合点随之增多，从而使复合板静曲强度和内结合强度得到提高，降低了复合板的2h吸水厚度膨胀率，因此增加了复合板的尺寸稳定性。
随着异氰酸酯树脂胶黏剂添加量的提高，复合板热释放峰值出现时间和点燃时间平均值均表现为先增长后下降的趋势。当异氰酸酯树脂胶黏剂添加量为3份时，复合板的热释放峰值出现时间和点燃时间最长，分别为35.3S和23.2S。复合板热释放峰值出现时间和点燃时间平均值随脲醛树脂和阻燃剂添加量的增加基本呈先下降而后上升的趋势。利于复合板点燃时间和热释放峰值出现时间的最优配方为：异氰酸酯树脂胶黏剂添加量为3份，脲醛树脂胶黏剂：5份，阻燃剂：9份。
本实施例制作步骤包括：
(1)净化甘蔗渣
(2)粉碎并筛分甘蔗渣颗粒
甘蔗渣颗粒粒径为30～40目。
(3)对甘蔗渣颗粒进行改性
将甘蔗渣置于密闭的压力浸注罐中，加纳米氧化锌溶液，加压到1MPa左右，约保持1分钟左右，用循环泵抽出少量纳米氧化锌溶液，使浸注罐内产生真空，持续一段时间后借助自动调控装置改变四通阀门的方向，使纳米氧化锌依靠加液泵又返回到浸注罐中，并使浸注罐内的压力达到1MPa。经1min后再次改变四通阀的方向，又由循环泵抽出纳米氧化锌溶液，使浸注罐形成真空。这样反复进行多次。四通阀是由凸轮机构，用计算机程控自动调节，实现真空、加压频繁转换。真空-加压法一次为一个周期，处理周期达到60次。
(4)将改性后的甘蔗渣颗粒用35kHz的超声波进行处理，超声波的处理时间为4～5min，温度为45℃。
(5)干燥
置于温度已预热至100℃的烘箱中干燥。
(6)施胶
拌胶在喷雾式拌胶机中进行，边喷胶边搅拌。
(7)铺装复合板
(8)加压复合板
压力为2.5MPa，温度为165℃，加压时间为10min。
为了提高传热速度，试验的热压温度取值较高(150～195℃)。随着热压温度和热压时间的增加，复合板的结合强度增加，复合板力学性能有所提高；板坯含水率增加，有利于改善传热速度，提高复合板的结合强度，因此复合板力学性能随板坯含水率的增加而有所提高；但是当热压温度和热压时间超过165℃后，复合板力学性能反而下降，这是由于在热压过程中表层的纤维在高温作用下易出现分解甚至炭化现象，胶黏剂也会发生热解而使复合板表层的强度下降，热压温度越高、热压时间越长、板坯含水率越低，表层纤维和胶黏剂的分解就越明显，复合板的强度下降就越厉害。
(9)成型
根据产品要求进行切割复合板。
Claims (2)
1.一种抗菌阻燃复合板，其特征是原料配比如下：甘蔗渣：42份，异氰酸酯树脂胶黏剂：3份，脲醛树脂胶黏剂：5份，阻燃剂：9份，NH4Cl固化剂：3份，水：26份，纳米氧化锌溶液：12份；
纳米氧化锌溶液通过下列方式制作：
将氨水滴加到硝酸锌溶液中，使溶液体系pH值大于9，再用漏斗取得沉淀，并用去离子水洗涤沉淀物多次，直至体系的pH值接近7；保持温度在50℃，向沉淀中逐次加入浓度为0.95mol/L硝酸溶液搅拌，至体系pH值到3.5～4.1之间，即可得到纳米氧化锌溶液。
2.根据权利要求1所述的抗菌阻燃复合板，其特征是制作步骤包括：
(1)净化甘蔗渣
(2)粉碎并筛分甘蔗渣颗粒
甘蔗渣颗粒粒径为30～40目；
(3)对甘蔗渣颗粒进行改性
将甘蔗渣置于密闭的压力浸注罐中，加纳米氧化锌溶液，加压到1MPa左右，约保持1min左右，用循环泵抽出少量纳米氧化锌溶液，使浸注罐内产生真空，持续一段时间后借助自动调控装置改变四通阀门的方向，使纳米氧化锌依靠加液泵又返回到浸注罐中，并使浸注罐内的压力达到1MPa；经1min后再次改变四通阀的方向，又由循环泵抽出纳米氧化锌溶液，使浸注罐形成真空；这样反复进行多次；四通阀是由凸轮机构，用计算机程控自动调节，实现真空、加压频繁转换；真空-加压法一次为一个周期，处理周期达到60次；
(4)将改性后的甘蔗渣颗粒用35kHz的超声波进行处理，超声波的处理时间为4～5min，温度为45℃；
(5)干燥
置于温度已预热至100℃的烘箱中干燥；
(6)施胶
拌胶在喷雾式拌胶机中进行，边喷胶边搅拌；
(7)铺装复合板
(8)加压复合板
压力为2.5MPa，温度为165℃，加压时间为10min；
(9)成型
根据产品要求进行切割复合板。
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