CN103643589A

CN103643589A - 加填矿物纤维的阻燃纸及其制备方法

Info

Publication number: CN103643589A
Application number: CN201310613769.6A
Authority: CN
Inventors: 郭玉花
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明公开了一种加填矿物纤维的阻燃纸及其制备方法，而提供一种耐火性能好的阻燃纸及易于工业化生产的阻燃纸的制备方法。该阻燃纸包括主料和辅料，主料包括矿物纤维20-50%，植物纤维干浆50-60%，无卤无机阻燃剂10-20%，辅料为松香胶，主料与辅料的重量份数比为100：4-8。该方法为：将经表面处理后的矿物纤维、经表面处理后的阻燃剂、经过打浆的植物纤维和松香胶共混，抄纸，之后烘干，得到矿物纤维加填阻燃纸；其中，阻燃剂使用硅烷偶联剂进行表面处理；矿物纤维采用阳离子淀粉进行处理。本发明的阻燃纸中，以矿物纤维替代部分植物纤维，技术指标达到纸样续燃时间为0s，平均灼燃时间≤35s，平均碳化长度≤60mm，具有优异的阻燃性能。

Description

加填矿物纤维的阻燃纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种加填矿物纤维的阻燃纸及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的飞跃发展，纸材料应用领域不断拓宽，市场对纸的品种和质量要求也越来越高，在许多情况下要求纸张具有阻燃性，比如防火衬垫纸板、家居墙面的装饰纸制品、需要阻燃的物品包装等等。具备阻燃性能的纸遇火燃烧时，纸中的阻燃剂能最大限度地抑制燃烧。

目前，现有的纸及纸制品所用纤维以木浆纤维和草浆纤维为主，我国木材资源较紧缺，传统造纸消耗大量的森林资源和草资源。而且，植物纤维抄造纸张容易腐蚀、易燃、易吸湿。此外，植物纤维造纸用水量大，产生大量黑液和废水，对环境污染严重，废水处理造成产品成本增加。

公开号为CN101649575A、发明创造名称为《陶瓷纤维配抄复合纸》的专利文献公开的陶瓷纤维配抄复合纸虽然具有一定的阻燃效果，但是还达不到阻燃纸的性能要求，若提高陶瓷纤维复合纸的阻燃性能，则必须添加较多的陶瓷纤维，此时，复合纸的力学性能有较大下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种在满足阻燃性能要求的情况下，又具有较好的力学性能的加填矿物纤维的阻燃纸。

本发明的另一个目的是提供一种制备方法简单，易于工业化生产的阻燃纸的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种加填矿物纤维的阻燃纸，包括主料和辅料，所述主料按重量百分比包括矿物纤维20-50%，植物纤维干浆50-60%，无卤无机阻燃剂10-20%，所述辅料为松香胶，所述主料与辅料的重量份数比为100：4-8。

所述无卤无机阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁，或者由氢氧化铝与三氧化二锑组成的复合阻燃剂，或者由氢氧化镁与三氧化二锑组成的复合阻燃剂。

所述矿物纤维为硅灰石纤维，纤维长度为1.0-4.0mm，直径为3.0-8.0μm，渣球含量小于3%，纤维容量为0.10-0.25g/cm³。

一种加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，将经表面处理后的矿物纤维、经表面处理后的阻燃剂、经过打浆的植物纤维和松香胶共混，抄纸，之后烘干，得到矿物纤维加填阻燃纸；其中，所述阻燃剂使用硅烷偶联剂进行表面处理；所述矿物纤维采用阳离子淀粉进行处理。

所述无卤无机阻燃剂使用硅烷偶联剂进行表面处理的方法为：将硅烷偶联剂加入水中，硅烷偶联剂用量为水质量的1.0-2.0%，然后调整pH值至5.5；加入无卤无机阻燃剂，搅拌均匀，再升温至100℃搅拌，使阻燃剂被硅烷偶联剂包覆。

调整pH值至5.5时使用醋酸。

所述无卤无机阻燃剂与水的重量比为2:5。

所述矿物纤维使用阳离子淀粉进行表面处理的方法为：将阳离子淀粉加入到水中，配制成2-4g/L浓度的溶液；升温至60℃，向溶液中加入矿物纤维，搅拌使矿物纤维表面被淀粉包裹。

所述矿物纤维与水的重量比为1:2。

所述阳离子淀粉为叔胺型或季胺型淀粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的阻燃纸中，以矿物纤维、阻燃剂和植物纤维干浆为主料，以矿物纤维替代部分植物纤维，通过各个组分的合理配比，在满足阻燃性能要求的情况下，具有较好的力学性能。技术指标达到纸样续燃时间为0s，平均灼燃时间≤35s，平均碳化长度≤60mm，具有优异的阻燃性能。

2、本发明的阻燃纸采用矿物纤维替代部分植物纤维，节约了森林资源和草资源，而且，不容易腐蚀，无毒、无害，燃烧产物对环境部造成影响。

3、本发明的阻燃纸中，以矿物纤维代替部分植物纤维，降低了产品的成本。

4、本发明的阻燃纸中采用矿物纤维代替部分植物纤维，使用安全性高,不会造成人体伤害。

5、本发明的制备方法采用通常的造纸工艺直接抄造，制备方法简单，易于实现工业化生产。

6、本发明的制备方法，通过采用硅烷偶联剂对阻燃剂进行表面处理，提高了阻燃剂与植物纤维和矿物纤维之间的结合力。

7、本发明的制备方法，通过阳离子淀粉对矿物纤维进行表面处理，淀粉将矿物纤维包裹，提高了矿物纤维与植物纤维之间的结合力，同时，阳离子淀粉是造纸用增强剂和助留剂，提高了纸张的质量。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

（1）阻燃剂的表面处理：将1kg硅烷偶联剂KH-550加入100kg水中，然后加入醋酸调整pH值至5.5。加入阻燃剂氢氧化镁40kg，搅拌10分钟，再升温至100℃搅拌0.5小时，使阻燃剂被硅烷偶联剂包覆。

（2）矿物纤维的表面处理：将叔胺型阳离子淀粉640g加入到320L水中，配制成2g/L浓度的溶液。升温至60℃，向溶液中加入矿物纤维160kg，搅拌0.5小时，使矿物纤维表面被淀粉包裹。

（3）植物纤维打浆：将草纤维(干重)200kg按常规的方法进行打浆，得到草浆。

（4）抄纸：将上述表面处理后的矿物纤维、经表面处理后的阻燃剂、草浆以及32kg松香胶共混，之后按照常规的方法经2-3小时水力除渣、筛浆、脱气，之后将复合浆送入流浆箱，经出纸机出纸、烘干后得到加填矿物纤维的阻燃纸。

实施例2

（1）阻燃剂的表面处理：将0.75kg硅烷偶联剂KH-550加入75kg水中，然后加入醋酸调整pH值至5.5。加入氢氧化铝与三氧化二锑组成的复合阻燃剂（氢氧化铝与三氧化二锑的重量比为2:1）30kg，搅拌10分钟，再升温至100℃搅拌0.5小时，使阻燃剂被硅烷偶联剂包覆。

（2）矿物纤维的表面处理：将季胺型阳离子淀粉280g加入到140L水中，配制成2g/L浓度的溶液。升温至60℃，向溶液中加入矿物纤维70kg，搅拌1小时，使矿物纤维表面被淀粉包裹。

（3）植物纤维打浆：将废纸(干重)100kg按常规的方法进行打浆，得到废纸浆。

（4）抄纸：将上述表面处理后的矿物纤维、表面处理后的阻燃剂、废纸浆以及8kg松香胶共混，之后按照常规的方法经2-3小时水力除渣、筛浆、脱气，之后将复合浆送入流浆箱，经出纸机出纸、烘干后得到加填矿物纤维的阻燃纸。

实施例3

（1）阻燃剂的表面处理：将2kg硅烷偶联剂KH-550加入100kg水中，然后加入醋酸调整pH值至5.5。加入阻燃剂氢氧化铝40kg，搅拌10分钟，再升温至100℃搅拌0.5小时，使阻燃剂被硅烷偶联剂包覆。

（2）矿物纤维的表面处理：将叔胺型阳离子淀粉480g加入到120L水中，配制成4g/L浓度的溶液。升温至60℃，向溶液中加入矿物纤维60kg，搅拌0.5小时，使矿物纤维表面被淀粉包裹。

（4）抄纸：将上述表面处理后的矿物纤维、表面处理后的阻燃剂、废纸浆以及12kg松香胶共混，之后按照常规的方法经2-3小时水力除渣、筛浆、脱气，之后将复合浆送入流浆箱，经出纸机出纸、烘干后得到加填矿物纤维的阻燃纸。

实施例4

（1）阻燃剂的表面处理：将0.75kg硅烷偶联剂KH-550加入75kg水中，然后加入醋酸调整pH值至5.5。加入氢氧化镁与三氧化二锑组成的复合阻燃剂（氢氧化镁与三氧化二锑的重量比为2:1）30kg，搅拌10分钟，再升温至100℃搅拌0.5小时，使阻燃剂被硅烷偶联剂包覆。

将实施例1-4得到的矿物纤维加填阻燃纸进行检测，检测数据如表1所示。

表1

性能指标	单位	国标要求	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
							续然时间	秒	≤5	1	0	0	0
灼然时间	秒	≤60	35	28	25	31
							碳化长度	毫米	≤115	60	49	43	53
抗张指数	N·m/g		26	27	24	24
							伸长率	%		2.4	2.6	2.5	2.4

从表1可看出，本发明的阻燃纸以矿物纤维替代部分植物纤维，同时添加无卤的无机阻燃剂，具有阻燃剂用量少，阻燃效果明显，技术指标达到纸样续燃时间为0s，平均灼燃时间≤35s，平均碳化长度≤60mm，具有优异的阻燃性能，且具有较好的力学性能。

本发明的加填矿物纤维的阻燃纸，一方面，添加矿物纤维替代植物纤维，减少了植物纤维的使用量；另一方面，添加适量无卤环保阻燃剂，配合使用，使阻燃纸具有优异的阻燃性能，达到阻燃纸的阻燃使用要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种加填矿物纤维的阻燃纸，其特征在于，包括主料和辅料，所述主料按重量百分比包括矿物纤维20-50%，植物纤维干浆50-60%，无卤无机阻燃剂10-20%，所述辅料为松香胶，所述主料与辅料的重量份数比为100：4-8。

2.根据权利要求1所述的加填矿物纤维的阻燃纸，其特征在于，所述无卤无机阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁，或者由氢氧化铝与三氧化二锑组成的复合阻燃剂，或者由氢氧化镁与三氧化二锑组成的复合阻燃剂。

3.根据权利要求1所述的加填矿物纤维的阻燃纸，其特征在于，所述矿物纤维为硅灰石纤维，纤维长度为1.0-4.0mm，直径为3.0-8.0μm，渣球含量小于3%，纤维容量为0.10-0.25g/cm³。

4.一种权利要求1所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，将经表面处理后的矿物纤维、经表面处理后的阻燃剂、经过打浆的植物纤维和松香胶共混，抄纸，之后烘干，得到矿物纤维加填阻燃纸；其中，所述阻燃剂使用硅烷偶联剂进行表面处理；所述矿物纤维采用阳离子淀粉进行处理。

5.根据权利要求4所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，所述无卤无机阻燃剂使用硅烷偶联剂进行表面处理的方法为：将硅烷偶联剂加入水中，硅烷偶联剂用量为水质量的1.0-2.0%，然后调整pH值至5.5；加入无卤无机阻燃剂，搅拌均匀，再升温至100℃搅拌，使阻燃剂被硅烷偶联剂包覆。

6.根据权利要求5所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，调整pH值至5.5时使用醋酸。

7.根据权利要求5或6所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，所述无卤无机阻燃剂与水的重量比为2:5。

8.根据权利要求4所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，所述矿物纤维使用阳离子淀粉进行表面处理的方法为：将阳离子淀粉加入到水中，配制成2-4g/L浓度的溶液；升温至60℃，向溶液中加入矿物纤维，搅拌使矿物纤维表面被淀粉包裹。

9.根据权利要求8所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，所述矿物纤维与水的重量比为1:2。

10.根据权利要求4所述的加填矿物纤维的阻燃纸的制备方法，其特征在于，所述阳离子淀粉为叔胺型或季胺型淀粉。