CN103806331B - 一种复合阻燃填料及添加该阻燃填料的阻燃纸 - Google Patents
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Abstract
一种复合阻燃填料，包括磷酸，尿素和铝镁水滑石，所述复合阻燃填料的制备方法，包括如下步骤：将85%浓度的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到60-70℃加入尿素,控制升温速率3～6℃min-1，聚合反应温度不超过130℃，等温度升到130℃时，加入镁铝水滑石，保持130℃时，保温10～15min，将产物倒出，放入高温箱中,在210～230℃下固化2～2.5h，将固化后的物质粉碎、过筛即得所述复合阻燃填料。利用该复合阻燃填料制备的阻燃纸张，将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，加入复合阻燃填料和助留助滤剂，搅拌均匀,用长网造纸机抄制成形,然后经压榨和干燥后制得。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，特别涉及一种复合阻燃填料及添加该阻燃填料的阻燃纸。
背景技术
目前常用浸渍法、表面涂布法和浆内添加阻燃剂的方法生产阻燃纸。浸渍法生产的纸需吸附大量的阻燃剂，对纸张的本身性能影响大，所以适用范围窄。涂布法的阻燃剂主要集中在纸的表面，其表面阻燃效果相对较好，但不能赋予纸内部阻燃性，且由于涂布法使用大量的有机黏结剂，所以阻燃效果不够理想。浆内添加阻燃剂的方法是在浆内添加各种水不溶性的阻燃剂，和植物纤维混合抄成阻燃纸，这种方法简单，但阻燃剂加入量大，对纸的物理性能影响大。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种复合阻燃填料及其制备方法，能够提高阻燃填料阻燃性，同时减少纸浆内阻燃填料加入量，提高阻燃率，降低阻燃纸生产成本，减少对阻燃纸性能的影响，从而具有提高阻燃纸应用范围的特点。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种复合阻燃填料，包括磷酸，尿素和铝镁水滑石，所述复合阻燃填料的制备方法，包括如下步骤：将85%浓度的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到60-70℃加入尿素,控制升温速率3～6℃min-1，聚合反应温度不超过130℃，等温度升到130℃时，加入镁铝水滑石，保持130℃时，保温10～15min，将产物倒出，放入高温箱中,在210～230℃下固化2～2.5h，将固化后的物质粉碎、过320目筛即得所述复合阻燃填料。
进一步的，所述磷酸：尿素：铝镁水滑石的质量份数比为：1：0.85～0.95：0.15～0.35。
一种阻燃纸，该阻燃纸以上述阻燃填料为原料制成，其各组分的质量份数比为：针叶木浆:复合阻燃填料:助留助滤剂=1:0.2～0.25:0.0003～0.0005。
进一步的，该阻燃纸经以下步骤制得：按照上述比例，将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，加入复合阻燃填料和助留助滤剂，搅拌均匀,用长网造纸机抄制成形,然后经压榨和干燥后制得所述阻燃纸。
进一步的，所述助留助滤剂为阳离子聚丙烯酰铵。
进一步的，所述阻燃纸为定量为80～120gm-2的阻燃纸。
阻燃性和物理性能检测：以《阻燃纸和纸板燃烧性能试验方法》国家标准为依据，检测添加本发明聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料的阻燃纸的阻燃性能，用燃烧试验箱测试纸样的续燃时间、灼燃时间和炭化长度。以《纸和纸板抗张强度的测定》国家标准为依据，检测添加本发明聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料的阻燃纸的抗张强度性能，用抗张强度仪测试纸样的抗张强度。检测表明:添加本发明复合阻燃填料后阻燃纸的平均续燃时间为3～5s，平均灼燃时间为38～50s，平均炭化长度为98～112mm，抗张指数为40-48N·m·g-1。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）提高阻燃填料的阻燃性：
在磷酸和尿素合成聚磷酸铵的过程中加入镁铝水滑石，使反应在镁铝水滑石的孔隙和表面进行，从而制备聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料，充分利用聚磷酸铵的阻燃性和镁铝水滑石的阻燃性，使复合填料有很高的阻燃性能。
（2）减少纸浆内加入量，提高阻燃效率，降低成本：
在阻燃纸的生产过程中，在纸浆中加入少量的聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料，就可使纸具有较好的阻燃性，其加入量远远小于一般阻燃填料的加入量，提高了阻燃填料的阻燃效率，也可降低成本。
（3）减少对纸性能的影响，提高纸的应用范围：
由于加入的聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料数量较少，所以对纸的抗张强度等主要物理强度指标的影响较小，有利于提高纸的强度性能，提高了阻燃纸的应用范围。
附图说明
图1为本发明阻燃填料及阻燃纸张的制作流程和检测框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明方案做进一步详细描述：
实施例1：一种复合阻燃填料，由下述方法制备得到：
①将400公斤浓度为85%的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到60℃时加入340公斤尿素，控制升温速率3℃min-1。
②等温度升到130℃时，加入60公斤的镁铝水滑石，保持130℃时，保温10min，将产物倒出。
③将产物在高温箱中于210℃下固化2h，将固化后的物质粉碎、过320目筛即得聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料。
一种利用上述阻燃填料为原料的阻燃纸张，其制备过程为：将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，按针叶木浆：复合阻燃填料：阳离子聚丙烯酰胺的重量份数比为1:0.2:0.0003比例加入复合阻燃填料和阳离子聚丙烯酰胺，搅拌均匀，用长网造纸机抄制成定量为80gm-2的纸页。
实施例2：一种复合阻燃填料，由下述方法制备得到：
①将400公斤浓度为85%的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到65℃时加入360公斤尿素，控制升温速率4℃min-1。
②等温度升到130℃时，加入80公斤的镁铝水滑石，保持130℃时，保温12min，将产物倒出。
③将产物在高温箱中于220℃下固化2h，将固化后的物质粉碎、过320目筛即得聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料。
一种利用上述阻燃填料为原料的阻燃纸张，其制备过程为：将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，按针叶木浆：复合阻燃填料：阳离子聚丙烯酰胺的重量份数比为1:0.22:0.0004比例加入复合阻燃填料和阳离子聚丙烯酰胺，搅拌均匀，用长网造纸机抄制成定量为90gm-2的纸页。
实施例3：一种复合阻燃填料，由下述方法制备得到：
①将400公斤浓度为85%的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到70℃时加入380公斤尿素，控制升温速率5℃min-1。
②等温度升到130℃时，加入100公斤的镁铝水滑石，保持130℃时，保温15min，将产物倒出。
③将产物在高温箱中于230℃下固化2.5h，将固化后的物质粉碎、过320目筛即得聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料。
一种利用上述阻燃填料为原料的阻燃纸张，其制备过程为：将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，按针叶木浆：复合阻燃填料：阳离子聚丙烯酰胺的重量份数比为1:0.25:0.0005比例加入复合阻燃填料和阳离子聚丙烯酰胺，搅拌均匀，用长网造纸机抄制成定量为100gm-2的纸页。
实施例4：一种复合阻燃填料，由下述方法制备得到：
①将400公斤浓度为85%的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到70℃时加入370公斤尿素，控制升温速率6℃min-1。
②等温度升到130℃时，加入88公斤的镁铝水滑石，保持130℃时，保温13min，将产物倒出。
③将产物在高温箱中于220℃下固化2.5h，将固化后的物质粉碎、过320目筛即得聚磷酸铵/镁铝水滑石复合阻燃填料。
一种利用上述阻燃填料为原料的阻燃纸张，其制备过程为：将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，按针叶木浆：复合阻燃填料：阳离子聚丙烯酰胺的重量份数比为1:0.24:0.0004比例加入复合阻燃填料和阳离子聚丙烯酰胺，搅拌均匀，用长网造纸机抄制成定量为120gm-2的纸页。
本发明复合阻燃填料用于阻燃纸的阻燃性能及抗张指数检测如下：
按国家标准方法检测本发明实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所得的复合阻燃填料制备的阻燃纸的阻燃性能和抗张指数。
实施例1的80gm-2的复合阻燃纸基材料的平均续燃时间为4s，平均灼燃时间为42s，平均炭化长度为105mm，抗张指数为48N·m·g-1。
实施例2的90gm-2的复合阻燃纸基材料的平均续燃时间为5s，平均灼燃时间为47s，平均炭化长度为109mm，抗张指数为46N·m·g-1。
实施例3的100gm-2的复合阻燃纸基材料的平均续燃时间为5s，平均灼燃时间为50s，平均炭化长度为112mm，抗张指数为40N·m·g-1。
实施例4的120gm-2的复合阻燃纸基材料的平均续燃时间为3s，平均灼燃时间为38s，平均炭化长度为98mm，抗张指数为42N·m·g-1。
用本发明实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所得的复合阻燃填料制备的阻燃纸的阻燃试验表明，其平均续燃时间、平均灼燃时间和平均炭化长度均达到了检测标准的要求，试验结果表明本发明的复合阻燃填料有很好的阻燃效果。另外从抗张指数看，在实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的加填量下，所得的阻燃纸仍具有较高的抗张指数，较好地兼顾了阻燃纸的阻燃性能与强度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种复合阻燃填料，包括磷酸，尿素和铝镁水滑石，其特征在于，所述复合阻燃填料的制备方法，包括如下步骤：将85％浓度的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到60-70℃加入尿素，控制升温速率3～6℃min-1，聚合反应温度不超过130℃，等温度升到130℃时，加入镁铝水滑石，保持130℃时，保温10～15min，将产物倒出，放入高温箱中,在210～230℃下固化2～2.5h，将固化后的物质粉碎、过320目筛即得所述复合阻燃填料；所述磷酸：尿素：铝镁水滑石的质量份数比为：1：0.85～0.95：0.15～0.35。
2.一种阻燃纸，其特征在于，该阻燃纸以权利要求1所述阻燃填料为原料制成，其各组分的质量份数比为：针叶木浆:复合阻燃填料:助留助滤剂＝1:0.2～0.25:0.0003～0.0005。
3.如权利要求2所述的阻燃纸，其特征在于，该阻燃纸经以下步骤制得：按照上述比例，将针叶木浆打浆至40°SR后送至混合浆池，加入复合阻燃填料和助留助滤剂，搅拌均匀,用长网造纸机抄制成形,然后经压榨和干燥后制得所述阻燃纸。
4.如权利要求3所述的阻燃纸，其特征在于，所述助留助滤剂为阳离子聚丙烯酰胺。
5.如权利要求3所述的阻燃纸，其特征在于，所述阻燃纸为定量为80～120gm-2的阻燃纸。
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