CN104120635A

CN104120635A - 一种可降解阻燃保温超轻发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104120635A
Application number: CN201410329313.1A
Authority: CN
Inventors: 谢拥群; 蔡丽丽; 庄标榕; 庄清平; 陈汀杰; 吴振增
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: CN104120635B

Abstract

本发明涉及一种可降解阻燃保温超轻发泡材料及其制备方法，由植物纤维、耐高温型阻燃胶黏剂、硅酸钠、发泡剂及防水剂经机械发泡制备得到密度为0.03-0.06g/cm³的一种超轻可降解阻燃保温材料。其中，所述的耐高温型阻燃胶黏剂由聚乙烯醇、磷酸、尿素和淀粉组成。其既可作为胶粘剂增强纤维间的连接而构筑网状结构，又是一种环保型氮磷系阻燃剂。本发明的优点在于生产过程简单、原料来源广价格低、综合成本低、生产过程无污染，且产品具有优良的阻燃性能和降解性能等，有望成为新型的环保型阻燃保温材料；由于该材料废弃后易降解，且在燃烧过程中发烟量少、不产生刺激性的卤化氢、无毒环保，可替代现有的无机和有机发泡材料。

Description

一种可降解阻燃保温超轻发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明属于保温阻燃材料技术领域，更具体涉及一种可降解阻燃保温超轻发泡材料及其制备方法。

背景技术

目前，国内外市场上常用的保温材料包括有机类（如聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯泡沫板、酚醛泡沫板）、无机类(如珍珠岩水泥板、泡沫水泥板、复合硅酸盐板等)和复合材料类(如金属夹芯板等)。其中，使用最多的是聚苯丙烯泡沫板，它占现有保温材料用量的99%左右。由于其不可降解性给生态环境带来了严重的“白色污染”。且聚苯乙烯保温材料的阻燃性能较差，燃烧过程中产生的烟气有毒。另外，聚苯乙烯等现有有机保温材料，均以石化资源为原料，加重了对石油资源的消耗。因此，消除“白色污染”，充分挖掘来源丰富的原材料，寻求新的可降解阻燃的保温材料，已是当务之急，并具有深远的意义。

当前国内生产的保温材料绝大部分采用卤系阻燃剂，其在燃烧过程中会释放具有刺激性的卤化氢气体，对人身安全造成隐患。随着人们环保、安全、健康意识的日益增强，世界各国开始把环保型阻燃材料作为研究和开发的重点。对此，本发明采用聚乙烯醇、淀粉、磷酸及尿素等为原料合成耐高温型阻燃胶黏剂聚乙烯醇磷酸铵，并制备可降解保温阻燃材料，其燃烧过程产生无毒气体，且氧指数达34%以上。

本发明涉及的原料均来源丰富、价格低廉且无污染。其中，植物材料是一类可降解、可再生、可重复利用及自然界中储量最丰富的天然高分子材料，不仅与环境相容性好而且来源广泛，主要包括回用纸浆纤维、农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物等；聚乙烯醇属于一种生物可降解高分子材料，在细菌和酶的作用下，46天可降解75%，可由非石油路线大规模生产，价格低廉；淀粉是植物体内贮藏的高分子碳水化合物，它可以分解成葡萄糖、麦芽糖等成分；磷酸、尿素作为畜牧业和农业的高效氮、磷复合肥的原料，来源广泛，价格低廉。有效地开发利用可降解材料，有利于实现对石化产品的部分替代，有利于协调好自然资源与生态环境的关系。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可降解阻燃保温超轻发泡材料。本发明涉及的原料均来源丰富、价格低廉且无污染；且其燃烧过程产生无毒气体，氧指数达34%以上。

为了实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，包含以下步骤:

（1）将天然植物材料进行浸泡、疏解和磨浆处理，得到浆料纤维（控制浆料浓度为5 wt%）；

（2）在耐高温型阻燃胶粘剂中，依次加入浆料纤维、发泡剂、硅酸钠和防水剂，得到泡沫体；

（3）将泡沫体倒入模具中，经过滤水和穿透式干燥而成型。

步骤（1）所述的天然植物材料包括回用纸浆、农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物。

步骤（1）中天然植物材料的浸泡为：回用纸浆浸泡2-24 h；农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物采用碱液进行浸泡处理，在温度100-150 ℃下，采用质量浓度为1-3%的NaOH溶液浸泡5-12 h进行蒸煮软化；步骤（1）所述疏解时间为8-16 min；

所述浸泡的时间优选为12 h，所述疏解的时间优选为12 min。

步骤（2）所述的耐高温型阻燃胶粘剂为有机可降解胶料，由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉、水组成，其中磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉质量比为0.5-3 ：0.4-2.4 ：0.5-2：0.5-2；所述的耐高温型阻燃胶粘剂固含量用量为绝干纤维质量的10-70%。

步骤（2）所述的发泡剂为5-50 wt%的十二烷基苯磺酸钠水溶液或十二烷基硫酸钠水溶液；防水剂为烷基烯酮二聚物、或羟基硅油中的一种；发泡剂用量为绝干纤维质量的5-50%；防水剂的用量为绝干纤维质量的5-50%。

步骤（3）中所述的干燥成型的温度为90-120°C，干燥成型的时间为2-4 h。

以上绝干纤维即浆料纤维的质量以绝干计。

本发明的优点在于:

(1) 本发明以天然植物纤维、聚乙烯醇、淀粉、磷酸、尿素和硅酸钠等可降解的原料来制备阻燃保温超轻发泡材料，原料来源广泛，且价格低廉、综合成本低，生产过程简单无污染，所制得的材料氧指数可达34%，且该材料废弃后易于降解，在燃烧过程中发烟量少，不产生刺激性的卤化氢，无毒环保，可替代现有的无机和有机发泡材料；

(2) 该种材料与墙体契合较好，不易脱落；

(3) 以回用纸浆、农作物秸秆、甘蔗渣和林业加工剩余物等为原料，变废为宝，提高了植物纤维的附加值、减少了石化资源在建筑保温等领域的使用，实现了节能减排；另外，本材料废弃后的废弃物可作农用肥使用。

附图说明

图1 耐高温型阻燃胶黏剂的制备流程；

图2可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备流程。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

（1）将回收的硬纸板和包装纸箱去除胶粘带、金属钉等异物后浸泡于水池中2 h，采用盘磨机（ZDP-32型）磨浆（叩解度为30°SR），机械疏解12min；将所磨浆料浓度调整至5%，作为制备可降解阻燃墙体材料的原料；

（2）在上述浆料中依次加入有机耐高温阻燃胶粘剂、发泡剂、硅酸钠和防水剂，在机械搅拌作用下对混合物浆料进行发泡，得到发泡体；其中，耐高温阻燃胶粘剂由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉（质量比为1.5 ：1.6 ：1：0.2）溶于水中并在90℃水浴锅水浴2.5h制备而成，固含量用量为绝干纤维质量的30%；防水剂成分为15%wt的烷基烯酮二聚物，用量为绝干纤维质量的5% ；发泡剂成分为10%wt的十二烷基苯磺酸钠溶液，用量为绝干纤维质量的10%；

（3）将上述发泡体缓慢倒入规格为19 ×19 ×5 cm的模具中，静置滤水10 min，随后将其置入110°C的穿透式干燥设备中干燥2 h；

（4）将干燥好的样品脱模后按照中国国家标准GB/T 10294-2008和GB /T8924-2005，分别对其导热系数和氧指数进行测定。导热系数和氧指数的测定结果分别为0.025 W/（m·K）和 34.2%。

实施例2

（1）将回收的新闻纸浸泡于水池中2 h，采用盘磨机（ZDP-32型）磨浆（叩解度为30°SR），机械疏解12min；将所磨浆料浓度调至5%，作为制备可降解阻燃墙体材料的原料；

（2）在上述浆料中依次加入有机耐高温阻燃胶粘剂、发泡剂、硅酸钠和防水剂，在机械搅拌作用下对混合物浆料进行发泡，得到发泡体。其中，耐高温阻燃胶粘剂由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉（质量比为2 ：1.6 ：1：0.1）溶于水中并在80℃水浴锅水浴2.0 h制备而成，固含量用量为绝干纤维质量的70%；防水剂成分为15%wt的烷基烯酮二聚物，用量为绝干纤维质量的10% ；发泡剂成分为10%wt的十二烷基硫酸钠水溶液，用量为绝干纤维质量的50%；

（3）将上述发泡体缓慢倒入规格为19× 19 × 5 cm的模具中，静置滤水10 min，随后将其置入100°C的穿透式干燥设备中干燥2.5 h；

（4）将干燥好的样品脱模后按照中国国家标准GB/T 10294-2008和GB /T8924-2005，分别对其导热系数和氧指数进行测定。导热系数和氧指数的测定结果分别为0.028 W/（m·K）和36.5%。

实施例3

（1）将收集的稻草铡成3 cm长的草段，用1 %的NaOH溶液在110°C蒸锅内蒸煮软化5小时。将经过蒸煮软化的草段(含全部处理液）倒入盘磨机（ZDP-32型）磨浆（叩解度为30°SR），机械疏解12min；将所磨浆料浓度调整为5%，作为制备可降解阻燃墙体材料的原料；

（2）在上述浆料中依次加入有机耐高温阻燃胶粘剂、发泡剂、硅酸钠和防水剂，在机械搅拌作用下对混合物浆料进行发泡，得到发泡体。其中，耐高温阻燃胶粘剂由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉（质量比为3 ：1 ：0.5：0.5）分别溶于水中并在95℃水浴锅水浴3 h制备而成，固含量用量为绝干纤维质量的10%；防水剂成分为15%wt的烷基烯酮二聚物，用量为绝干纤维质量的50% ；发泡剂成分为10%wt的十二烷基苯磺酸钠水溶液，用量为绝干纤维质量的30%；

（3）将上述发泡体缓慢倒入规格为19 × 19 × 5 cm的模具中，静置滤水10 min，随后将其置入95°C的穿透式干燥设备中干燥3 h；

（4）将干燥好的样品脱模后按照中国国家标准GB/T 10294-2008和GB /T8924-2005，分别对其导热系数和氧指数进行测定。导热系数和氧指数的测定结果分别为0.028 W/（m·K）和 37%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤:

（1）将天然植物材料进行浸泡、疏解和磨浆处理，得到浆料纤维；

（3）将泡沫体倒入模具中，经过滤水和穿透式干燥而成型。

2.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的天然植物材料包括回用纸浆、农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物。

3.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中天然植物材料的浸泡为：回用纸浆浸泡2-24 h；农作物秸秆、甘蔗渣、木材、竹材及林业加工剩余物采用碱液进行浸泡处理，在温度100-150 ℃下，采用质量浓度为1-3%的NaOH溶液浸泡5-12 h进行蒸煮软化；

步骤（1）所述疏解时间为8-16 min。

4. 如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的耐高温型阻燃胶粘剂为有机可降解胶料，由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉、水组成，其中磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉质量比为0.5-3 ：0.4-2.4 ：0.5-2：0.5-2；所述的耐高温型阻燃胶粘剂固含量用量为绝干纤维质量的10-70%。

5.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的发泡剂为5-50wt%的十二烷基苯磺酸钠水溶液或十二烷基硫酸钠水溶液；防水剂为烷基烯酮二聚物、或羟基硅油中的一种；发泡剂用量为绝干纤维质量的5-50%；防水剂的用量为绝干纤维质量的5-50%。

6.如权利要求1所述的可降解阻燃保温超轻发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的干燥成型的温度为90-120°C，干燥成型的时间为2-4 h，干燥方式为穿透式干燥。