CN104553127A - 一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板 - Google Patents

一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，由多层复合而得，从上至下依次包括聚乳酸抗菌表层板、软质高抗冲层、淀粉/植物纤维发泡层、聚乳酸/淀粉阻燃板层，聚乳酸增韧底层板，软质高抗冲层为多层纤维复合纳米颗粒悬浮液，其表面通过无机纤维粘合层与聚乳酸抗菌板粘合，聚乳酸/淀粉阻燃板层和底层的聚乳酸增韧底层板通过双层共挤出制备，淀粉/植物纤维发泡层与聚乳酸/淀粉阻燃板层通过粘合剂粘合。该复合板具有优异的抗冲性和综合力学性能、抗菌及阻燃性，且用料环保，具有广泛的应用价值。

Description

一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板
技术领域
本发明涉及一种复合板领域，尤其是涉及一种制备工艺简单的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板。
背景技术
板材是目前用途最多的材料，且用途非常广泛，如用于装饰板、包装板、建筑用板等。在包装用板领域，由于人们生活水平的提高，商品极大发展，而由于商品性质的变化也对其外包装板提出了更高的要求。除了优异的力学性能包括强度、韧性、弹性等外，各种不同的功能性也被提出，如阻隔性、防水性、阻燃性、抗菌性等，以为内包装物提供更好的保护。同时，除了功能性外，环保性也被提出，塑料板由于其结构的可选择性，可搭配出具有各种不同高性能的板材。但塑料不可降解，将会导致资源的大量浪费和白色污染。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有板材的抗冲击性能不强、不环保等缺陷，提供一种以可降解材料为主要组成部分的，且具有优异抗冲性、抗菌性、阻燃性的复合板。
本发明提出一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，由多层材料复合而得，从上至下依次包括聚乳酸抗菌表层板、软质高抗冲层、淀粉/植物纤维发泡层、聚乳酸/淀粉阻燃板层和聚乳酸增韧底层板；所述软质高抗冲层由多层纤维复合纳米颗粒悬浮液构成，所述纳米颗粒悬浮液填充在每层所述纤维上，所述软质高抗冲层的表面通过无机纤维粘合层与所述聚乳酸抗菌表层板粘合，所述聚乳酸/淀粉阻燃板层和所述聚乳酸增韧底层板通过双层共挤出制备，通过共挤熔融直接实现粘合;所述淀粉/植物纤维发泡层与所述聚乳酸/淀粉阻燃板层通过粘合剂粘合。
优选地，所述聚乳酸抗菌表层板为以聚乳酸、海藻酸钠、聚己内酯、纳米TiO2为主要原料共混挤出所得的板材，所述聚乳酸、所述海藻酸钠、所述聚己内酯、所述纳米TiO2所占的质量比例分别为：聚乳酸  70-100份，海藻酸钠  10-15份，聚己内酯  20-35份，纳米TiO2  3-6份。
其具体制备方法为：将一定比例完全干燥的聚乳酸、海藻酸钠、聚己内酯在60 ℃下高速共混10分钟，后加入以偶联剂改性的纳米TiO2继续高速混合10分钟后，于螺杆挤出机中挤出，挤出温度介于170-190℃之间，挤出时间为2-3分钟。
优选地，所述聚乳酸抗菌表层板的厚度介于2-6mm之间。
优选地，所述软质高抗冲层厚度介于2-4mm之间。
优选地，所述纤维可为胶粘纤维或合成纤维，如尼龙纤维、聚酯纤维等，其层数介于3-5层之间，所述纤维的整体厚度介于3-5mm之间；所述纳米颗粒悬浮液在每层所述纤维中的加入量为每层/每平方厘米2-4g。
优选地，所述纳米颗粒悬浮液包括分散介质和纳米颗粒，所述分散介质为具有较高粘度的有机物或有机溶液，如甘油、乙二醇，聚乙二醇等；所述纳米颗粒为球状有机和/或无机颗粒，如纳米SiO2微球、纳米聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯微球等，其直径介于20nm-1000nm之间；所述纳米颗粒悬浮液的固/液体积比介于32%-54%之间。在受到冲击力时，纳米颗粒悬浮液中的球状纳米粒子将迅速聚集，吸收冲击能量，冲击结束后，这种聚集消失，分散液重新变为分散常态。
优选地，所述淀粉/植物纤维发泡层为以淀粉及植物纤维为主要原料并加入发泡剂、增韧剂挤出发泡而成的板材，所述淀粉为甘油塑化的淀粉，所述植物纤维为通过物理化学方法处理得到的微纳米级的植物纤维，所述淀粉与所述植物纤维的质量比为60:40～80:20。将淀粉与植物纤维共混后加入发泡剂（如水蒸汽）及增韧剂（如植物提取胶）等，采用挤出或压制发泡或超临界发泡的方式制备得到，制得的淀粉/植物纤维发泡层为降解型缓冲阻隔材料，此材料具有良好的缓冲性、弹性，具有一定的防水性、阻隔性。
优选地，所述淀粉/植物纤维发泡层的厚度介于2-6mm之间，所述淀粉/植物纤维发泡层的泡孔为闭孔结构，孔径介于1-50um之间。
优选地，所述聚乳酸/淀粉阻燃板层为以聚乳酸、塑化淀粉为主要原料，并加入氮、磷系化学膨胀类阻燃剂通过共混后挤出成型而得的板材，其厚度介于3-6mm之间；其中，该聚乳酸、塑化淀粉和阻燃剂的质量比为100：（30～50）：（10～20）。
优选地，所述阻燃剂可为三聚氰胺和聚磷酸胺的复配，配合的质量比例为10：1。
优选地，所述聚乳酸增韧底层板的厚度介于2-4mm之间；所述聚乳酸增韧底层板为以聚乳酸、聚碳酸酯、聚己内酯和EVA为原料，并加入少量的酯交换催化剂二丁基氧化锡DBTO，通过挤出机中180-200℃反应性挤出成板，其中所述聚乳酸、所述聚碳酸酯、所述聚己内酯、所述EVA和所述二丁基氧化锡所占的质量比例分别为：聚乳酸  70-100份，聚碳酸酯  20-40份，聚己内酯  15-30份，EVA  15-30份，二丁基氧化锡 1-2份。
优选地，所述无机纤维粘合层由无机超细纤维棉与水基性粘接剂混合后喷涂而成。其制作工艺是：将预先经特殊工艺制造加工的无机超细纤维棉与特有水基性粘接剂混合，混合材料经过喷途后，自然干燥，形成具有一定强度和厚度的无接缝、整体稳定密闭的无机纤维粘合层。而此无机纤维粘合层也具有粘合效果。
优选地，上述材料中所使用的聚乳酸均为聚L-乳酸、聚D-乳酸或两者任意比例的混合物。该聚乳酸的平均分子量介于80000g/mol-600000g/mol。
优选地，复合板的各层中除聚乳酸/淀粉阻燃板层和底层的聚乳酸增韧板层通过共挤成板，软质高抗冲层与聚乳酸抗菌板通过无机纤维层粘合外，其余各层均采用粘合剂粘；最佳的，粘合剂可选择丙烯酸类或环氧类粘合剂。
本发明的有益效果为：
本环保型高抗冲抗菌阻燃复合板由多层材料复合而得，从上至下依次包括聚乳酸抗菌表层板、软质高抗冲层、淀粉/植物纤维发泡层、聚乳酸/淀粉阻燃板层和聚乳酸增韧底层板，聚乳酸抗菌表层板能提供优异的抗菌性；软质高抗冲层由多层纤维复合纳米颗粒悬浮液构成，能提高复合板的抗冲性；淀粉/植物纤维发泡层为缓冲阻隔材料，具有良好的缓冲性和弹性，还具有一定的防水性和阻隔性；聚乳酸/淀粉阻燃板层具有优异的阻燃性；聚乳酸增韧底层板能提高复合板的韧性；而且，聚乳酸抗菌表层板、软质高抗冲层、淀粉/植物纤维发泡层、聚乳酸/淀粉阻燃板层和聚乳酸增韧底层板均为可降解材料，且制作工艺简单，成本低廉，绿色环保。
本复合板具有优异的抗冲击性、回弹性、韧性、阻隔性、防水性、阻燃性和抗菌性，在单位厚度上其抗冲性大幅提升，制备简单，且成本低廉。
附图说明
图1为本发明的一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板的实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，提出本发明的一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板的一实施例：本环保型高抗冲抗菌阻燃复合板由多层材料复合而得，从上至下依次包括聚乳酸抗菌表层板1、软质高抗冲层2、淀粉/植物纤维发泡层3、聚乳酸/淀粉阻燃板层4和聚乳酸增韧底层板5。
该聚乳酸抗菌表层板1为以聚乳酸、海藻酸钠、聚己内酯、纳米TiO2为主要原料共混挤出所得的板材，其中，聚乳酸、海藻酸钠、聚己内酯、纳米TiO2所占的质量比例分别为：聚乳酸 80份，海藻酸钠 12.5份，聚己内酯  25份，纳米TiO2 5份。
其具体制备方法为：将一定比例完全干燥的聚乳酸、海藻酸钠、聚己内酯在60℃下高速共混10分钟，后加入以偶联剂改性的纳米TiO2继续高速混合10分钟后，于螺杆挤出机中挤出，挤出温度介于170-190℃之间，挤出时间为2-3分钟。制备方法简单。
聚乳酸抗菌表层板1的厚度为5mm，能提供优异的抗菌性。
该软质高抗冲层2的厚度为3mm，由多层纤维复合纳米颗粒悬浮液构成，纳米颗粒悬浮液填充在每层纤维上，其表面通过无机纤维粘合层6与聚乳酸抗菌表层板1粘合。
其中，多层纤维为聚酯纤维，其层数为4层，厚度为4mm。纳米颗粒悬浮液在每层纤维中的加入量为每层/每平方厘米3g。
该纳米颗粒悬浮液包括分散介质和纳米颗粒，该分散介质为具有较高粘度的甘油。该纳米颗粒为SiO2微球，其直径介于20nm-1000nm之间。纳米颗粒悬浮液的固/液体积比为51%。在受到冲击力时，纳米颗粒悬浮液中的球状纳米粒子将迅速聚集，吸收冲击能量，冲击结束后，这种聚集消失，分散液重新变为分散常态，能提高复合板的抗冲性。
该无机纤维粘合层6由无机超细纤维棉与水基性粘接剂混合后喷涂而成。其制作工艺是：将预先经特殊工艺制造加工的无机超细纤维棉与特有水基性粘接剂混合，混合材料经过喷途后，自然干燥，形成具有一定强度和厚度的无接缝、整体稳定密闭的无机纤维粘合层6。而此无机纤维粘合层6也具有粘合效果。
淀粉/植物纤维发泡层3为以淀粉及植物纤维为主要原料并加入发泡剂、增韧剂挤出发泡而成的板材，淀粉为甘油塑化的淀粉，植物纤维为通过物理化学方法处理得到的微纳米级的植物纤维。将淀粉与植物纤维以质量比为70:30的份量共混后加入发泡剂（如水蒸汽）及增韧剂（如植物提取胶）等，采用挤出或压制发泡或超临界发泡的方式制备得到。制得的淀粉/植物纤维发泡层3为降解型缓冲阻隔材料，其厚度为4mm，淀粉/植物纤维发泡层3的泡孔为闭孔结构，孔径介于1-50um之间。此材料具有良好的缓冲性、弹性，具有一定的防水性、阻隔性。
该聚乳酸/淀粉阻燃板层4为以聚乳酸、塑化淀粉为主要原料，并加入氮、磷系化学膨胀类阻燃剂通过共混后挤出成型而得的板材，其厚度为4mm。其中，该聚乳酸、塑化淀粉和阻燃剂的质量比为100：40：15。
该氮、磷系化学膨胀类阻燃剂可为三聚氰胺和聚磷酸胺的复配，配合的质量比例为10：1。
该聚乳酸增韧底层板5的厚度为3mm。聚乳酸增韧底层板5为以聚乳酸、聚碳酸酯、聚己内酯和EVA为原料，并加入少量的酯交换催化剂二丁基氧化锡DBTO，通过挤出机中180-200℃反应性挤出成板。其中聚乳酸、聚碳酸酯、聚己内酯、EVA和二丁基氧化锡所占的质量比例分别为：聚乳酸  80份，聚碳酸酯  30份，聚己内酯  20份，EVA  20份，二丁基氧化锡 1.5份。
该聚乳酸/淀粉阻燃板层4和聚乳酸增韧底层板5通过双层共挤出制备，通过共挤熔融直接实现粘合；淀粉/植物纤维发泡层3与聚乳酸/淀粉阻燃板层4通过粘合剂粘合。
上述材料中所使用的聚乳酸均为聚L-乳酸、聚D-乳酸或两者任意比例的混合物。该聚乳酸的平均分子量介于80000g/mol-600000g/mol。
复合板的各层中除聚乳酸/淀粉阻燃板层4和底层的聚乳酸增韧板层通过共挤成板，软质高抗冲层2与聚乳酸抗菌板通过无机纤维层粘合外，其余各层均采用粘合剂粘；最佳的，粘合剂可选择丙烯酸类或环氧类粘合剂。
本环保型高抗冲抗菌阻燃复合板由多层材料复合而得，其中，聚乳酸抗菌表层板1能提供优异的抗菌性；软质高抗冲层2由多层纤维复合纳米颗粒悬浮液构成，能提高复合板的抗冲性；淀粉/植物纤维发泡层3为缓冲阻隔材料，具有良好的缓冲性和弹性，还具有一定的防水性和阻隔性；聚乳酸/淀粉阻燃板层4具有优异的阻燃性；聚乳酸增韧底层板5能提高复合板的韧性；而且，聚乳酸抗菌表层板1、软质高抗冲层2、淀粉/植物纤维发泡层3、聚乳酸/淀粉阻燃板层4和聚乳酸增韧底层板5均为可降解材料，且制作工艺简单，成本低廉，绿色环保。
本复合板具有优异的抗冲击性、回弹性、韧性、阻隔性、防水性、阻燃性和抗菌性，在单位厚度上其抗冲性大幅提升，制备简单，且成本低廉。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，由多层材料复合而得，其特征在于，从上至下依次包括聚乳酸抗菌表层板、软质高抗冲层、淀粉/植物纤维发泡层、聚乳酸/淀粉阻燃板层和聚乳酸增韧底层板；所述软质高抗冲层由多层纤维复合纳米颗粒悬浮液构成，所述纳米颗粒悬浮液填充在每层所述纤维上，所述软质高抗冲层的表面通过无机纤维粘合层与所述聚乳酸抗菌表层板粘合，所述聚乳酸/淀粉阻燃板层和所述聚乳酸增韧底层板通过双层共挤熔融粘合，所述淀粉/植物纤维发泡层与所述聚乳酸/淀粉阻燃板层通过粘合剂粘合。
2.根据权利要求1所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述聚乳酸抗菌表层板为以聚乳酸、海藻酸钠、聚己内酯、纳米TiO2为主要原料共混挤出所得的板材，所述聚乳酸、所述海藻酸钠、所述聚己内酯、所述纳米TiO2所占的质量比例分别为：聚乳酸  70-100份，海藻酸钠  10-15份，聚己内酯  20-35份，纳米TiO2 3-6份。
3.根据权利要求2所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述聚乳酸抗菌表层板的厚度介于2-6mm之间。
4.根据权利要求1所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述软质高抗冲层厚度介于2-4mm之间；所述纤维可为胶粘纤维或合成纤维，其层数介于3-5层之间，所述纤维的整体厚度介于3-5mm之间，所述纳米颗粒悬浮液在每层所述纤维中的加入量为每层/每平方厘米2-4g。
5.根据权利要求1或4所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述纳米颗粒悬浮液包括分散介质和纳米颗粒，所述分散介质为具有较高粘度的有机物或有机溶液；所述纳米颗粒为球状有机和/或无机颗粒，其直径介于20nm-1000nm之间；所述纳米颗粒悬浮液的固/液体积比介于32%-54%之间。
6.根据权利要求1所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述淀粉/植物纤维发泡层为以淀粉及植物纤维为主要原料并加入发泡剂、增韧剂挤出发泡而成的板材，所述淀粉为甘油塑化的淀粉，所述植物纤维为微纳米级的植物纤维，所述淀粉与所述植物纤维的质量比为60:40～80:20。
7.根据权利要求1或6所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述淀粉/植物纤维发泡层的厚度介于2-6mm之间，所述淀粉/植物纤维发泡层的泡孔为闭孔结构，孔径介于1-50um之间。
8.根据权利要求1所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述聚乳酸/淀粉阻燃板层为以聚乳酸、塑化淀粉为主要原料，并加入氮、磷系化学膨胀类阻燃剂通过共混后挤出成型而得的板材，其厚度介于3-6mm之间；其中，该聚乳酸、塑化淀粉和阻燃剂的质量比为100：（30～50）：（10～20）。
9.根据权利要求1所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述聚乳酸增韧底层板的厚度介于2-4mm之间；所述聚乳酸增韧底层板为以聚乳酸、聚碳酸酯、聚己内酯和EVA为主料，并加入辅料酯交换催化剂二丁基氧化锡DBTO，通过挤出成型而得的板材，其中所述聚乳酸、所述聚碳酸酯、所述聚己内酯、所述EVA和所述二丁基氧化锡所占的质量比例分别为：聚乳酸  70-100份，聚碳酸酯  20-40份，聚己内酯  15-30份，EVA  15-30份，二丁基氧化锡 1-2份。
10.根据权利要求1所述的环保型高抗冲抗菌阻燃复合板，其特征在于，所述无机纤维粘合层由无机超细纤维棉与水基性粘接剂混合后喷涂而成。
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