CN105015125B

CN105015125B - 一种轻质高强度隔热防潮复合纸板

Info

Publication number: CN105015125B
Application number: CN201510419909.5A
Authority: CN
Inventors: 陈; 陈一
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: CN105015125A

Abstract

本发明涉及一种轻质高强度隔热防潮复合纸板，由多层板复合，依次包括表层的弹性聚乳酸抗冲板、抗冲纤维层I、蜂窝纸芯和底层面纸I、环保发泡缓冲层、抗冲纤维层II、瓦楞纸芯和底层面纸II和底层的聚乳酸强度板；其特征还在于：所述瓦楞纸芯和蜂窝纸芯与底层面纸构成的空间内表面喷涂有无机纤维素涂层；抗冲纤维层I、II为在多层织物中置入纳米颗粒悬浮液复合而成。该复合板质量轻，强度、抗冲性良好，可应用于缓冲保护的工用民用板材领域。

Description

一种轻质高强度隔热防潮复合纸板

技术领域

本发明涉及一种板材的制备方法，尤其涉及一种轻质的、具有优良抗压抗冲特性，且具有良好防水、隔热特性的环保复合板的制备方法。

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、建筑等领域。在包装用板领域，由于人们生活水平的提高，物流极大发展，对于包装的需求飞速增加，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，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。

除此以外，目前环保板材应用最大量的为纸板材料，包括瓦楞纸板、蜂窝纸板以及纸浆模塑。其中，瓦楞纸板因其强度较好而被广泛应用于包装领域。制作包装箱所用的瓦楞纸板主要由瓦楞纸、面纸以及里纸组成，瓦楞纸一般设置2层或3层，中间用芯纸隔开，胶粘成形后形成人们所说的5层板或7层板，纸板内瓦楞的存在为纸板提供了优良的强度，但其缓冲性明显较差，在冲击中容易遭到破坏。而近20年开发的蜂窝纸板，由于其特殊蜂窝结构的存在，使得板材具有较好的抗冲性而被广泛的应用。但单独使用的蜂窝纸板抗压性较差，无法使用于大重量作用下的保护。

除纸板外，在目前的可降解材料中，淀粉因其便宜的价格和广泛的来源已被深入研究并通过改性与复合制备了多种生活与工业用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。而淀粉也被应用于板材中，但淀粉由于其本身的特点，即使加入了其他的增强物质，在淀粉比例较大的情况下强度仍无法保障。而聚乳酸由于其类似于聚苯乙烯的较好的力学性能也被应用于板材的制备中，然后其本身脆性很大，容易中冲击中破碎，单独使用中无法用于缓冲领域。显然，单独使用可降解材料作为板材很难达到在较高受力下的要求。同时，单纯的板材除力学性能外，很难实现其他的功能特性。目前，对板材越来越高，在不同的领域需要板材满足不同的功能性，如在作为墙体材料、包装材料中往往需要一定的防水、隔热性，对于食品包装还需一定的抗菌性等。单纯的板材很难实现以上性能，而结合多层板形成复合板将叠加各板层的性能，以实现更好的性能。而在以往的复合板中，最常见的复合方式为各实心板复合，类似于多层木板的复合，但这种复合的方式虽然可提供更大的强度，但重量较大，且要实现功能性需要更大的体量。如可实现多层复合，利用结构的互补而特殊材料的应用，以达到轻质，高强度、高缓冲的效果，同时实现不同的功能性，无疑将具有巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了单层板强度、缓冲性较差、且无法实现阻隔性的缺陷，提供一种具有轻质特性，具有优异强度和抗冲性、且可防水隔热的复合板的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轻质高强度隔热防潮复合纸板，由多层复合，依次包括表层的弹性聚乳酸抗冲板、抗冲纤维层I、蜂窝纸芯和底层面纸I、环保发泡缓冲层、抗冲纤维层II、瓦楞纸芯和底层面纸II和底层的聚乳酸强度板。

进一步，所述聚乳酸强度板为以聚乳酸、聚酯树脂、乙烯共聚物增韧剂为主要原料，加入少量塑化剂、抗氧剂混合后挤出成板。主料中，聚乳酸的质量分数介于35-55%之间，聚酯树脂的质量分数介于8-16%之间，乙烯共聚物增韧剂的质量分数介于35-55%之间，所述塑化剂、抗氧剂的用量均介于主料总质量的1-3%之间。

其中，聚乳酸为聚D-乳酸或聚-L乳酸，分子量介于200000-500000之间，聚酯树脂为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、热塑性聚氨酯中的一种；乙烯共聚物增韧剂为EVA或EAA中的一种。

进一步，所述环保发泡缓冲层为以塑化淀粉、植物纤维、增韧组分为主要原料，加入相容剂、发泡剂、塑化剂等助剂混合后挤出发泡而成板。主料中，塑化淀粉的质量分数介于35-60%之间，植物纤维的质量分数介于5-15%之间，增韧组分的质量分数介于25-50%之间。相容剂、发泡剂、塑化剂用量均介于主要原料质量的1-3%之间。

其中，所述塑化淀粉为以甘油为塑化剂塑化处理的天然淀粉、天然淀粉可为玉米淀粉、木薯淀粉中的一种，优选的，选择具有高直链度（直链含量大于50%）的淀粉；甘油的用量介于淀粉的25-40%之间。

其中，所述增韧组分为EVA、聚己内酯、淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。

其中，所述植物纤维为以天然纤维为原料，通过机械或化学方法处理后得到的微-纳米纤维素、其直径介于100-1000nm之间，植物纤维为木纤维、竹纤维、棉纤维中的一种或几种混合，

其中，所述相容剂为具有亲水-亲油链段特征的大分子或者大分子接枝物，优选为淀粉接枝马来酸酐；发泡剂为物理发泡剂，优选碳酸氢钠。其泡孔为闭孔结构，孔径介于100-800um之间。

进一步，所述弹性聚乳酸抗冲板为以聚乳酸、植物纤维、聚己内酯、热塑性弹性体为主要原料，加入少量发泡剂、相容剂、塑化剂、防水剂、抗氧剂混合后挤出发泡而成板。主料中，聚乳酸的质量分数介于35-55%之间，植物纤维的质量分数介于8-20%之间，聚己内酯的质量分数介于20-35%之间，热塑性弹性体的质量分数介于10-25%之间；相容剂用量介于聚乳酸质量的2-4%之间，发泡剂用量介于聚乳酸质量的3-10%之间，塑化剂、防水剂、抗氧剂的质量均介于主料总质量的1-3%之间。

其中，所述聚乳酸为聚D-乳酸或聚-L乳酸，或两者的混合物，分子量介于100000-300000之间，植物纤维为木纤维、竹纤维、棉纤维中的一种或几种混合，其直径介于100-1000um之间，热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体或EVA弹性体；相容剂为具有亲水-亲油链段特征的大分子或者大分子接枝物，优选为马来酸酐接枝聚乳酸；发泡剂为物理发泡剂，优选碳酸氢钠，其发泡为微发泡，泡孔介于1um-50um之间，可通过发泡剂的用量、挤出压力和摸口卸压压力控制来控制泡孔大小。

进一步，所述瓦楞纸芯为U型或V型瓦楞。

进一步，所述蜂窝纸芯的蜂窝四边形、正六边形或菱形。

进一步，所述瓦楞纸芯和底层面纸I、蜂窝纸芯和底层面纸II构成的内空间各面均喷涂有无机纤维素涂层。

进一步，所述无机纤维喷涂层为将预先制造加工的无机超细纤维棉与特有水基性粘接剂混合，经喷涂后自然干燥后形成具有一定强度和厚度的无接缝、整体稳定密闭的喷涂层。该喷涂层呈现弹性的自然纹理和纤维质地，具有保温隔热、减振隔音、隔绝水汽和防火的效果。最优的，无机纤维喷涂层的厚度介于0.1-0.3mm之间。

进一步，抗冲纤维层I、II由多层纤维织物及其中置入的纳米颗粒悬浮液复合而成；

进一步，所述抗冲纤维层I、II中的多层织物为天然纤维或有机合成纤维编制而成的织物，优选的，可为胶粘纤维织物，其中孔径介于300-600目之间，层数介于2-5层之间。其中填充的纳米颗粒悬浮液由分散介质和纳米颗粒组成,其中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，纳米颗粒为球状或其他形状有机及无机颗粒，包括纳米SiO₂微球，纳米CaCO₃粒子、纳米聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球等，其直径介于20nm-1000nm之间。悬浮分散液的固/液体积比介于32%-54%之间。在受到冲击力时，悬浮分散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。防撞软体具有优异的抗冲击性能。

进一步，所述纳米颗粒悬浮液在抗冲纤维层I、II中为0.4-1.2g/平方厘米织物/层。

进一步，所述各层之间均以热熔胶封闭边缘以固定。

进一步，本发明的有益效果在于，本复合板由多层复合而得，其中，底层的强度板和瓦楞纸板为复合板提供足够的抗压强度，抗冲纤维素层为复合板提供良好的瞬时抗冲抵抗性，而环保发泡缓冲层位于复合板中间，起到力学良好的传导作用，同时，缓冲层具有良好的缓冲特性，其闭孔结构也有利于热量及水气的阻隔，外层的蜂窝纸芯和弹性聚乳酸抗冲板起到复合抗冲增韧的效果以保障复合板整体的韧性，在蜂窝纸芯和瓦楞纸芯中的无机纤维涂层及起到了优异的阻隔效果，也起到了连接作用，各层板综合作用，以实现轻质、高强韧和隔热防水的效果。

附图说明

图1为实施例1的截面结构示意图。

图2为实施例2的截面结构示意图。

具体实施方式

以下将详细描述本发明的示例性实施方法。但这些实施方法仅为示范性目的，而本发明不限于此。

实施例1

参照图1，一种轻质高强度隔热防潮复合纸板，由多层复合，依次包括表层的弹性聚乳酸抗冲板1、抗冲纤维层I2、蜂窝纸芯3和底层面纸I4、环保发泡缓冲层5、抗冲纤维层II6、瓦楞纸芯7和底层面纸II8和底层的聚乳酸强度板9。

所述弹性聚乳酸抗冲板1为以聚乳酸、植物纤维、聚己内酯、热塑性弹性体为主要原料，加入少量发泡剂、相容剂、塑化剂、防水剂、抗氧剂混合后挤出发泡而成板。原料中，聚乳酸的质量分数为45%，植物纤维的质量分数为10%，聚己内酯的质量分数为25%，热塑性弹性体的质量分数为20%。

相容剂质量为聚乳酸质量的3%，发泡剂用量为聚乳酸质量的6.5%，塑化剂、防水剂、抗氧剂的质量均为主料总质量的2%。

其中，聚乳酸为聚D-乳酸，分子量介于150000-300000之间，植物纤维为竹纤维，其直径介于200-500um之间，热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体；相容剂为马来酸酐接枝聚乳酸；发泡剂为碳酸氢钠。其发泡为微发泡，泡孔介于10um-100um之间。

所述环保发泡缓冲层5为以塑化淀粉、植物纤维、增韧组分为主要原料，加入相容剂、发泡剂、塑化剂等助剂混合后挤出发泡而成板。主料中，塑化淀粉的质量分数为50%，植物纤维的质量分数为10%，增韧组分的质量分数为于40%，相容剂、发泡剂、塑化剂用量均为主要原料质量的2.5%。

其中，所述塑化淀粉为以甘油为塑化剂塑化处理的木薯淀粉，甘油的用量为木薯淀粉的30%。

其中，所述增韧组分为聚己内酯。

其中，所述植物纤维为以竹纤维为原料，通过硫酸处理后得到的微-纳米纤维素、其直径介于100-500nm之间；所述相容剂为淀粉接枝马来酸酐；发泡剂为碳酸氢钠。

其泡孔为闭孔结构，孔径介于200-600um之间。

所述聚乳酸强度板9为以聚乳酸、聚酯树脂、乙烯共聚物增韧剂为主要原料，加入少量塑化剂、抗氧剂混合后挤出成板。主料中，聚乳酸的质量分数为45%，聚酯树脂的质量分数为15%，乙烯共聚物增韧剂的质量分数为40%，所述塑化剂、抗氧剂的用量均为主料总质量的2%。

其中，聚乳酸为聚-L乳酸，分子量介于300000-450000之间，聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯，乙烯共聚物增韧剂为EAA树脂。

所述蜂窝纸芯3的蜂窝为正六边形。

所述瓦楞纸芯7为U型瓦楞。

所述抗冲纤维层I2、抗冲纤维层II6由多层纤维织物及其中置入的纳米颗粒悬浮液复合而成。

所述抗冲纤维层I2、抗冲纤维层II6中的多层织物为胶粘纤维织物，其中孔径为400目，层数为3层。其中填充的纳米颗粒悬浮液由分散介质和纳米颗粒组成,其中分散介质为聚乙二醇，纳米颗粒为纳米SiO₂微球，其直径介于100nm-500nm之间。悬浮分散液的固/液体积比为49%。所述纳米颗粒悬浮液在抗冲纤维层I2、抗冲纤维层II6中为0.8g/平方厘米织物/层。

所述蜂窝纸芯3与底层面纸I4、瓦楞纸芯7和底层面纸II8构成的内空间各面均喷涂有无机纤维素涂层。

所述无机纤维喷涂层为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，经喷涂后自然干燥后形成具有一定强度和厚度的无接缝、整体稳定密闭的喷涂层，无机纤维喷涂层的厚度为0.15mm。

所述所述各层之间均以热熔胶封闭边缘以固定。

实施例2

参照图2.，一种轻质高强度隔热防潮复合纸板，由多层复合，依次包括表层的弹性聚乳酸抗冲板1’、抗冲纤维层I2’、蜂窝纸芯3’和底层面纸I4’、环保发泡缓冲层5’、抗冲纤维层II6’、瓦楞纸芯7’和底层面纸II8’和底层的聚乳酸强度板9’。

所述弹性聚乳酸抗冲板1’为以聚乳酸、植物纤维、聚己内酯、热塑性弹性体为主要原料，加入少量发泡剂、相容剂、塑化剂、防水剂、抗氧剂混合后挤出发泡而成板。原料中，聚乳酸的质量分数为40%，植物纤维的质量分数为15%，聚己内酯的质量分数为25%，热塑性弹性体的质量分数为20%。

相容剂质量为聚乳酸质量的3%，发泡剂用量为聚乳酸的5%，塑化剂、防水剂、抗氧剂的质量均为主料总质量的2.5%。

其中，聚乳酸为聚D-乳酸，分子量介于150000-300000之间，植物纤维为竹纤维，其直径介于200-500um之间，热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体；相容剂为马来酸酐接枝聚乳酸；发泡剂为碳酸氢钠。其发泡为微发泡，泡孔介于5um-100um之间。

所述环保发泡缓冲层5’为以塑化淀粉、植物纤维、增韧组分为主要原料，加入相容剂、发泡剂、塑化剂等助剂混合后挤出发泡而成板。主料中，塑化淀粉的质量分数为45%，植物纤维的质量分数为12%，增韧组分的质量分数为于33%，相容剂、发泡剂、塑化剂用量均为主要原料质量的2%。

其中，所述塑化淀粉为以甘油为塑化剂塑化处理的玉米淀粉，甘油的用量为玉米淀粉的30%；

所述增韧组分为EVA。

其中，所述植物纤维为以松木纤维为原料，通过硫酸处理后得到的微-纳米纤维素、其直径介于200-600nm之间；所述相容剂为淀粉接枝马来酸酐；发泡剂为碳酸氢钠。

其泡孔为闭孔结构，孔径介于400-800um之间。

所述聚乳酸强度板9’为以聚乳酸、聚酯树脂、乙烯共聚物增韧剂为主要原料，加入少量塑化剂、抗氧剂混合后挤出成板。主料中，聚乳酸的质量分数为48%，聚酯树脂的质量分数为14%，乙烯共聚物增韧剂的质量分数为38%，所述塑化剂、抗氧剂的用量均为主料总质量的2.5%。

其中，聚乳酸为聚-D乳酸，分子量介于250000-400000之间，聚酯树脂为聚碳酸酯，乙烯共聚物增韧剂为EAA树脂。

所述瓦楞纸芯3’为V型瓦楞。

所述蜂窝纸芯7’的蜂窝为菱形。

所述抗冲纤维层I2’、抗冲纤维层II6’由多层纤维织物及其中置入的纳米颗粒悬浮液复合而成。

所述抗冲纤维层I2’、抗冲纤维层II6’中的多层织物为胶粘纤维织物，其中孔径为500目，层数为4层。其中填充的纳米颗粒悬浮液由分散介质和纳米颗粒组成,其中分散介质为聚乙二醇，纳米颗粒为纳米SiO₂微球，其直径介于100nm-500nm之间。悬浮分散液的固/液体积比为49%。所述纳米颗粒悬浮液在抗冲纤维层I2’、抗冲纤维层II6’中为0.65g/平方厘米织物/层。

所述蜂窝纸芯3’和瓦楞纸芯7’与底层面纸I4’、底层面纸II8’构成的空间内表面喷涂有无机纤维素涂层。

所述各层之间均以热熔胶封闭边缘以固定。

Claims

1.一种轻质高强度隔热防潮复合纸板，由多层板复合，依次包括表层的弹性聚乳酸抗冲板、抗冲纤维层I、蜂窝纸芯和底层面纸I、环保发泡缓冲层、抗冲纤维层II、瓦楞纸芯和底层面纸II和底层的聚乳酸强度板；其特征还在于：所述瓦楞纸芯和底层面纸II、蜂窝纸芯和底层面纸I构成的内空间各面均喷涂有无机纤维素涂层；抗冲纤维层I、抗冲纤维层II由多层纤维织物及其中置入的纳米颗粒悬浮液复合而成；

其特征还包括：所述聚乳酸强度板为以聚乳酸、聚酯树脂、乙烯共聚物增韧剂为主要原料，加入少量塑化剂、抗氧剂混合后挤出成板，主料中，聚乳酸的质量分数介于35-55％之间，聚酯树脂的质量分数介于8-16％之间，乙烯共聚物增韧剂的质量分数介于35-55％之间；

其特征还包括：所述弹性聚乳酸抗冲板为以聚乳酸、植物纤维、聚己内酯、热塑性弹性体为主要原料，加入少量发泡剂、相容剂、塑化剂、防水剂、抗氧剂混合后挤出发泡而成板，主料中，聚乳酸的质量分数介于35-55％之间，植物纤维的质量分数介于8-20％之间，聚己内酯的质量分数介于20-35％之间，热塑性弹性体的质量分数介于10-25％之间；

其特征还包括：所述环保发泡缓冲层为以塑化淀粉、植物纤维、增韧组分为主要原料，加入发泡剂、相容剂、塑化剂等助剂混合后挤出发泡而成板，主料中，塑化淀粉的质量分数介于35-60％之间，植物纤维的质量分数介于5-15％之间，增韧组分的质量分数介于25-50％之间。

2.如权利要求1所述的轻质高强度隔热防潮复合纸板，其特征在于：所述瓦楞纸芯为U型或V型瓦楞。

3.如权利要求1所述的轻质高强度隔热防潮复合纸板，其特征在于：所述蜂窝纸芯的蜂窝为正四边形、正六边形或菱形。

4.如权利要求1所述的轻质高强度隔热防潮复合纸板，其特征在于：所述无机纤维素涂层为以无机超细纤维棉与水基性粘接剂混合后喷涂而成。

5.如权利要求1所述的轻质高强度隔热防潮复合纸板，其特征在于：所述弹性聚乳酸抗冲板发泡为微发泡，泡孔介于1μm-50μm之间。

6.如权利要求1所述的轻质高强度隔热防潮复合纸板，其特征在于：所述环保发泡缓冲层的泡孔为闭孔结构，泡孔大小介于100-800μm之间。

7.如权利要求1所述的轻质高强度隔热防潮复合纸板，其特征在于：所述抗冲纤维层I、抗冲纤维层II中的多层织物为天然纤维或有机合成纤维编制而成的织物，层数介于2-5层之间。