CN105838089B - 一种竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂,为具有层状结构的球形颗粒,所述球形颗粒是以大豆蛋白胶为球核,在所述球核的表面依次包覆有氢氧化镁层、可膨胀石墨层、石灰层和丙酸钙层。本发明的制备方法,先制备大豆蛋白胶球核,然后在球核的外表面依次制备氢氧化镁层、可膨胀石墨层、石灰层和丙酸钙层,即得到防霉阻燃一体化丸剂。本发明的防霉阻燃一体化丸剂具有一剂多效的作用,采用该防霉阻燃一体化丸剂处理的竹塑复合材料无论在酸性环境还是在碱性环境里均具有极好的防霉效果;而且其还可以依据火灾中温度的变化依次发挥不同的阻燃功效,在火灾中使竹塑复合材料可以达到分级阻燃的效果,从而有效延缓和控制火灾的蔓延。
Description
技术领域
本发明属于注塑复合材料的防霉阻燃领域,尤其涉及一种竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸及其制备方法。
背景技术
竹塑复合材料是以竹粉(纤维)为增强材料、塑料为基体材料,并通过模压成型、挤压成型以及注射成型等方法制备的一种材料,它具有加工工艺简单、易成型、力学强度高、耐水、价廉、可再生等优点,可广泛用作室内外家具材料、车辆内饰材料等领域。但是,竹塑复合材料的主要原材料中竹材易霉变,竹材和塑料均属高分子材料,极易燃烧,因此,竹塑复合材料存在易发霉、易燃烧等缺点,适用场所受到限制。因此,竹塑复合材料制备过程中通常要向原料中添加防霉剂或阻燃剂进行防霉或阻燃处理。但是,目前竹塑复合材料防霉及阻燃处理的防霉剂和阻燃剂通常不是一体化的,处理过程繁琐。而且,受防霉剂和阻燃剂种类的影响,防霉效果不能兼顾酸、碱环境,阻燃效果对火灾温度的适应性差。因此,竹塑复合材料防霉和阻燃效果差,对环境的适应相弱,应用范围受到限制。竹塑复合材料市场急需开发具有防霉、阻燃功能一体化改性剂,使竹塑复合材料同时兼具防霉、阻燃特性,而且竹塑复合材料在酸碱环境下均有良好的防霉效果,在火灾发生的过程中能从低温到高温会产生连续的良好的阻燃效应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂,为具有层状结构的球形颗粒,所述球形颗粒是以大豆蛋白胶为球核,在所述球核的表面依次包覆有氢氧化镁层、可膨胀石墨层、石灰层和丙酸钙层。
上述的防霉阻燃一体化丸剂,优选的,所述氢氧化镁层、可膨胀石墨层、石灰层和丙酸钙层之间均通过大豆蛋白胶粘结。
作为一个总的发明构思,本发明还提供一种上述的防霉阻燃一体化丸剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)准备大豆蛋白胶、丙酸钙、石灰、可膨胀石墨和氢氧化镁作为原材料;
(2)将氢氧化镁粉末散铺在容器中,然后将大豆蛋白胶雾化后喷在氢氧化镁粉末上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶液滴的表面粘附有氢氧化镁粉末;然后对粘附有氢氧化镁粉末的大豆蛋白胶液滴依次进行干燥、揉搓、过筛,得到中间产物A;
(3)将步骤(2)得到的中间产物A散铺在容器中,将大豆蛋白胶雾化后喷在容器里的中间产物A上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶包覆在中间产物A表面,然后将可膨胀石墨均匀撒入容器中,边撒边摇动容器,使可膨胀石墨均匀覆在中间产物A表面的大豆蛋白胶上,然后经干燥、揉搓、过筛,得到中间产物B;
(4)将步骤(3)制备的中间产物B散铺在容器中,将大豆蛋白胶雾化后喷在中间产物B上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶包覆在中间产物B表面,然后将石灰均匀撒入容器中,边撒边摇动容器,使石灰均匀覆在中间产物B表面的大豆蛋白胶上,然后经干燥、揉搓、过筛,得到中间产物C;
(5)将步骤(4)得到的中间产物C散铺在容器中,将大豆蛋白胶雾化后喷在中间产物C上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶包覆在中间产物C表面,然后将丙酸钙均匀撒入容器中,边撒边摇动容器,使丙酸钙均匀覆在中间产物C表面的大豆蛋白胶上,然后经干燥、揉搓、过筛,即得到所述防霉阻燃一体化丸剂。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(1)中,大豆蛋白胶的粘度为170~230mPa.s,丙酸钙的粒度为430~450目,石灰的粒度为400~430目,可膨胀石墨的粒度为320~350目,氢氧化镁的粒度为400~420目。
上述的制备方法,优选的,所述干燥过程是指采用200瓦的镁光灯照射5~7min。
上述的制备方法,优选的,所述容器选为平底容器,每次摇动平底容器的时间为1~2min。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(2)中,过筛的具体过程为先将氢氧化镁包覆大豆蛋白胶的粉末经过400~420目的振动筛筛选2~3min,将筛选出的筛上物再过350目的振动筛,筛选出筛下物,即为中间产物A。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(3)中,过筛的具体过程为将可膨胀石墨包覆中间产物A的粉末经过320~350目的振动筛筛选2~3min,将筛选出筛上物过300目的振动筛,筛选出筛下物,即为中间产物B。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(4)中,过筛的具体过程为将石灰包覆的中间产物B的粉末经过400~430目的振动筛筛选2~3min,筛选出的筛上物再过250目的振动筛,筛选出筛下物,即为中间产物C。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(4)中,过筛的具体过程为将丙酸钙包覆中间产物C的粉末经过430~450目的振动筛筛选2~3min,筛选出的筛上物再过200目的振动筛,筛选出的筛下物,即为防霉阻燃一体化丸剂。
添加本发明防霉防腐一体化丸剂的竹塑复合材料,不仅能够在酸性环境中可以起到良好的防霉效果,而且在碱性环境中,也同样起到发挥着防霉的作用;并且遇到火灾时,在火灾初期可膨胀石墨逐渐开始膨胀,温度在200~330℃时可膨胀石墨迅速膨胀,可膨胀石墨迅速膨胀时大量吸热,在竹塑复合材料表面形成坚韧的炭层,将竹塑复合材料与热源隔开,从而起到阻燃的效果;同时还释放酸根离子,促进竹塑复合材料脱水碳化,并能结合燃烧产生的自由基从而中断燃烧链反应。如果火灾温度超过330℃时,氢氧化镁分解吸收竹塑复合材料表面热量,同时释放出大量水分稀释竹塑复合材料表面的氧气,分解生成的活性氧化镁附着于竹塑复合材料表面又进一步阻止了燃烧的继续,从而达到协同阻燃的效果。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)本发明的防霉阻燃一体化丸剂具有一剂多效的作用。采用该防霉阻燃一体化丸剂处理的竹塑复合材料无论在酸性环境还是在碱性环境里均具有极好的防霉效果;而且该防霉阻燃一体化丸剂可以依据火灾中温度的变化依次发挥不同的阻燃功效,在火灾中使竹塑复合材料可以达到分级阻燃的效果,从而有效延缓和控制火灾的蔓延。
(2)本发明的防霉阻燃一体化丸剂为环保型改性剂,无任何重金属,火灾中不会释放任何有毒气体。
附图说明
图1是本发明的防霉阻燃一体化丸剂的结构示意图。
图例说明:1、大豆蛋白胶球核;2、氢氧化镁层;3、可膨胀石墨层;4、石灰层;5、丙酸钙层。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于一下具体实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1:
一种本发明的竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂,为具有层状结构的球形颗粒,如图1所示,包括大豆蛋白胶球核1,在大豆蛋白胶球核1的表面依次包覆有氢氧化镁层2、可膨胀石墨层3、石灰层4和丙酸钙层5;其中,氢氧化镁层2、可膨胀石墨层3、石灰层4和丙酸钙层5之间均通过大豆蛋白胶粘结。
本实施例的竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)准备原材料:粘度为180mPa.s的大豆蛋白胶、粒度为430目的丙酸钙、粒度为400目的石灰、粒度为320目的可膨胀石墨、粒度为400目的氢氧化镁;
(2)将粒度为400目的氢氧化镁粉末散铺在一个直径为1000mm的平底容器里,用油漆喷枪将粘度为180mPa.s的大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的氢氧化镁粉末上,边喷边摇动平底容器2min,使氢氧化镁粘附在大豆蛋白胶液滴上;然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射5min,使粘附有氢氧化镁粉末的大豆蛋白胶雾状液滴迅速干燥,然后用手轻轻地揉搓,使没有牢固粘附在大豆蛋白胶雾状液滴上的氢氧化镁脱落;再将平底容器中的所有粉末送入400目的振动筛中筛选3min,去除筛下物(400目的氢氧化镁粉末),筛上物再过350目的振动筛筛选出筛下物(350目的大豆蛋白胶粘附氢氧化镁粉末,记为中间产物A),废弃筛上物(不能通过350目的振动筛的剩余粉末);
(3)将步骤(2)制备的中间产物A散铺在一个直径为1000mm的平底容器里,用油漆喷枪将大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的中间产物A上,边喷边摇动平底容器1min,使得中间产物A的表面覆有大豆蛋白胶,再将可膨胀石墨均匀撒在上面,边撒边摇动平底容器2min,使得可膨胀石墨均匀覆在中间产物A表面的大豆蛋白胶上,然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射5min使平底容器里的粉末迅速干燥,再用手轻轻地揉搓,使没有被大豆蛋白胶牢固粘附住的可膨胀石墨脱落;再将平底容器里的所有物质送入320目的振动筛筛选3min,去除筛下物(320目的可膨胀石墨),筛选出的筛上物送入300目的振动筛筛选出筛下物(300目的可膨胀石墨包覆中间产物A粉末,记为中间产物B),废弃筛上物(不能通过300目的振动筛的剩余粉末);
(4)将步骤(3)得到的中间产物B散铺在一个直径为1000mm的平底容器中,用油漆喷枪将大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的中间产物B上,边喷边摇动平底容器1min,使得大豆蛋白胶包覆在中间产物B上;然后将石灰均匀撒在大豆蛋白胶表面,边撒边摇动平底容器2min,使石灰均匀覆在中间产物B表面的大豆蛋白胶上;然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射5min,使平底容器里的粉末迅速干燥,然后用手轻轻地揉搓,使没有被大豆蛋白胶牢固粘附住的石灰粉脱落;再将平底容器里的所有物质送入400目的振动筛筛选3min,去除筛下物(400目的石灰粉),筛选出的筛上物再经250目的振动筛筛选出筛下物(250目的石灰包覆中间产物B粉末,记为中间产物C),废弃筛上物(不能通过250目的振动筛的剩余粉末);
(5)将步骤(4)制备得到的中间产物C散铺在一个直径为1000mm的平底容器中,用油漆喷枪将大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的中间产物C上,边喷边摇动平底容器1min,使得大豆蛋白胶包覆在中间产物C上,再将丙酸钙均匀撒在上面,边撒边摇动平底容器2min,使丙酸钙均匀覆在中间产物C表面的大豆蛋白胶上;然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射5min,使平底容器里的粉末迅速干燥,再用手轻轻地揉搓,使没有被大豆蛋白胶牢固粘附住的丙酸钙脱落;再将平底容器里的所有粉末送入430目的振动筛筛选2min,去除筛下物(430目的丙酸钙),筛选出的筛上物再经200目的振动筛筛选筛下物(200目的丙酸钙包覆中间产物C粉末,即为防霉阻燃一体化丸剂),去掉筛上物(不能通过200目的振动筛的剩余粉末)。
本实施例制备的防霉阻燃一体化丸剂在竹塑复合材料中的应用可以使竹塑复合材料防霉效果达到2级(检测标准:JC/T 2039-2010),阻燃等级达到B2级(检测标准:GB8624-1997)。
实施例2:
一种本发明的竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂,为具有层状结构的球形颗粒,如图1所示,包括大豆蛋白胶球核1,在大豆蛋白胶球核1的表面依次包覆有氢氧化镁层2、可膨胀石墨层3、石灰层4和丙酸钙层5;其中,氢氧化镁层2、可膨胀石墨层3、石灰层4和丙酸钙层5之间均通过大豆蛋白胶粘结。
本实施例的竹塑复合材料用防霉阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)准备原材料:粘度为200mPa.s的大豆蛋白胶、粒度为450目的丙酸钙、粒度为430目的石灰、粒度为350目的可膨胀石墨、粒度为420目的氢氧化镁;
(2)将粒度为420目的氢氧化镁粉末散铺在一个直径为1000mm的平底容器里,用油漆喷枪将粘度为200mPa.s的大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的氢氧化镁粉末上,边喷边摇动平底容器2min,使氢氧化镁粘附在大豆蛋白胶液滴上;然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射6min,使粘附有氢氧化镁粉末的大豆蛋白胶雾状液滴迅速干燥,然后用手轻轻地揉搓,使没有牢固粘附在大豆蛋白胶雾状液滴上的氢氧化镁脱落;再将平底容器中的所有粉末送入420目的振动筛中筛选3min,去除筛下物(420目的氢氧化镁粉末),筛上物再过350目的振动筛筛选出筛下物(350目的大豆蛋白胶粘附氢氧化镁粉末,记为中间产物A),废弃筛上物(不能通过350目的振动筛的剩余粉末);
(3)将步骤(2)制备的中间产物A散铺在一个直径为1000mm的平底容器里,用油漆喷枪将大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的中间产物A上,边喷边摇动平底容器1min,使得中间产物A的表面覆有大豆蛋白胶,再将可膨胀石墨均匀撒在上面,边撒边摇动平底容器2min,使得可膨胀石墨均匀覆在中间产物A表面的大豆蛋白胶上,然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射6min使平底容器里的粉末迅速干燥,再用手轻轻地揉搓,使没有被大豆蛋白胶牢固粘附住的可膨胀石墨脱落;再将平底容器里的所有物质送入350目的振动筛筛选3min,去除筛下物(350目的可膨胀石墨),筛选出的筛上物送入300目的振动筛筛选出筛下物(300目的可膨胀石墨包覆中间产物A粉末,记为中间产物B),废弃筛上物(不能通过300目的振动筛的剩余粉末);
(4)将步骤(3)得到的中间产物B散铺在一个直径为1000mm的平底容器中,用油漆喷枪将大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的中间产物B上,边喷边摇动平底容器1min,使得大豆蛋白胶包覆在中间产物B上;然后将石灰均匀撒在大豆蛋白胶表面,边撒边摇动平底容器2min,使石灰均匀覆在中间产物B表面的大豆蛋白胶上;然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射6min,使平底容器里的粉末迅速干燥,然后用手轻轻地揉搓,使没有被大豆蛋白胶牢固粘附住的石灰粉脱落;再将平底容器里的所有物质送入430目的振动筛筛选3min,去除筛下物(430目的石灰粉),筛选出的筛上物再经250目的振动筛筛选出筛下物(250目的石灰包覆中间产物B粉末,记为中间产物C),废弃筛上物(不能通过250目的振动筛的剩余粉末);
(5)将步骤(4)制备得到的中间产物C散铺在一个直径为1000mm的平底容器中,用油漆喷枪将大豆蛋白胶高度雾化后喷在平底容器中的中间产物C上,边喷边摇动平底容器1min,使得大豆蛋白胶包覆在中间产物C上,再将丙酸钙均匀撒在上面,边撒边摇动平底容器2min,使丙酸钙均匀覆在中间产物C表面的大豆蛋白胶上;然后用200瓦的镁光灯对着平底容器照射5min,使平底容器里的粉末迅速干燥,再用手轻轻地揉搓,使没有被大豆蛋白胶牢固粘附住的丙酸钙脱落;再将平底容器里的所有粉末送入450目的振动筛筛选2min,去除筛下物(450目的丙酸钙),筛选出的筛上物再经200目的振动筛筛选筛下物(200目的丙酸钙包覆中间产物C粉末,即为防霉阻燃一体化丸剂),去掉筛上物(不能通过200目的振动筛的剩余粉末)。
本实施例制备的防霉阻燃一体化丸剂在竹塑复合材料中的应用可以使竹塑复合材料具有1级防霉效果(检测标准:JC/T 2039-2010),阻燃等级达到B1级(检测标准:GB8624-1997)。
Claims (10)
1.一种竹塑复合材料用防霉阻燃一体化丸剂,其特征在于,所述防霉阻燃一体化丸剂为具有层状结构的球形颗粒,所述球形颗粒是以大豆蛋白胶为球核,在所述球核的表面依次包覆有氢氧化镁层、可膨胀石墨层、石灰层和丙酸钙层。
2.如权利要求1所述的防霉阻燃一体化丸剂,其特征在于,所述氢氧化镁层、可膨胀石墨层、石灰层和丙酸钙层之间均通过大豆蛋白胶粘结。
3.一种如权利要求1~2任一项所述的防霉阻燃一体化丸剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)准备大豆蛋白胶、丙酸钙、石灰、可膨胀石墨和氢氧化镁作为原材料;
(2)将氢氧化镁粉末散铺在容器中,然后将大豆蛋白胶雾化后喷在氢氧化镁粉末上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶液滴的表面粘附有氢氧化镁粉末;然后对粘附有氢氧化镁粉末的大豆蛋白胶滴进行干燥、揉搓、过筛,得到中间产物A;
(3)将步骤(2)得到的中间产物A散铺在容器中,将大豆蛋白胶雾化后喷在容器里的中间产物A上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶包覆在中间产物A表面,然后将可膨胀石墨均匀撒入容器中,边撒边摇动容器,使可膨胀石墨均匀覆在中间产物A表面的大豆蛋白胶上,然后经干燥、揉搓、过筛,得到中间产物B;
(4)将步骤(3)制备的中间产物B散铺在容器中,将大豆蛋白胶雾化后喷在中间产物B上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶包覆在中间产物B表面,然后将石灰均匀撒入容器中,边撒边摇动容器,使石灰均匀覆在中间产物B表面的大豆蛋白胶上,然后经干燥、揉搓、过筛,得到中间产物C;
(5)将步骤(4)得到的中间产物C散铺在容器中,将大豆蛋白胶雾化后喷在中间产物C上,边喷边摇动容器,使大豆蛋白胶包覆在中间产物C表面,然后将丙酸钙均匀撒入容器中,边撒边摇动容器,使丙酸钙均匀覆在中间产物C表面的大豆蛋白胶上,然后经干燥、揉搓、过筛,即得到所述防霉阻燃一体化丸剂。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,大豆蛋白胶的粘度为170~230mPa· s,丙酸钙的粒度为430~450目,石灰的粒度为400~430目,可膨胀石墨的粒度为320~350目,氢氧化镁的粒度为400~420目。
5.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述干燥过程是指采用200瓦的镁光灯照射5~7min。
6.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述容器选为平底容器,每次摇动平底容器的时间为1~2min。
7.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,过筛的具体过程为先将氢氧化镁包覆大豆蛋白胶的粉末经过400~420目的振动筛筛选2~3min,将筛选出的筛上物再过350目的振动筛,筛选出筛下物,即为中间产物A。
8.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,过筛的具体过程为将可膨胀石墨包覆中间产物A的粉末经过320~350目的振动筛筛选2~3min,将筛选出筛上物过300目的振动筛,筛选出筛下物,即为中间产物B。
9.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,过筛的具体过程为将石灰包覆的中间产物B的粉末经过400~430目的振动筛筛选2~3min,筛选出的筛上物再过250目的振动筛,筛选出筛下物,即为中间产物C。
10.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中,过筛的具体过程为将丙酸钙包覆中间产物C的粉末经过430~450目的振动筛筛选2~3min,筛选出的筛上物再过200目的振动筛,筛选出的筛下物,即为防霉阻燃一体化丸剂。
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改性氢氧化镁/可膨胀石墨复配阻燃研究;申辉;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20131215(第12期);B016-10 * |
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