CN106009610A - 一种高强度环保材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度环保材料，由下列重量份的原料制成：聚氨酯纤维20‑45份、聚醚10‑25份、罗布麻纤维5‑25份、竹原纤维10‑25份、玉米纤维13‑25份、三氯异氰尿酸5‑15份、1,4‑亚苯基二异氰酸酯3‑15份、三甲基硅烷10‑20份、甲基二甲氧基硅烷5‑15份、钛酸酯5‑12份、硼酸锌2‑8份、络酸钠3‑12份、磷酸三苯酯5‑15份、胶黏剂5‑10份、抗氧化剂2‑5份、热稳定剂5‑15份，通过上述配比，使得该材料的环保性能良好，强度高。同时，还公开了相应的制备方法。

Description

一种高强度环保材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保材料技术领域，特别涉及一种高强度环保材料及其制备方法。
背景技术
随着全球经济的发展，具有全球性影响的环境问题日益严重突出。伴随着社会化、工业化的发展，不仅我们的环境受到严重的损害，更是出现了垃圾污染、海洋污染、室内装修污染日益严重等现象。所以面对如此严重的污染问题，环保材料应运而生，在应对全球环境日益恶化的当今社会工业化发展中凸显了尤其重要的作用。
环保材料是指在生产、生活中，人们所使用的基本无毒无害或低毒、低排放的、易于分解、降解的材料。如环保地板、环保墙材、环保墙饰、环保管材、环保漆料、环保照明灯材料。环保材料主要分为基本无毒无害型和低毒、低排放型两类。针对上述特点，行业内对环保材料进行了各项研究，在使其的环保性能增加的同时，提高其使用性能，例如强度等。为了应对日益严重的环境问题和行业内对环保材料性能的高要求，研究出一款高强度环保材料显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度环保材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种新型的高强度环保材料，其环保性能良好，强度高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度环保材料，由下列重量份的原料制成：聚氨酯纤维20-45份、聚醚10-25份、罗布麻纤维5-25份、竹原纤维10-25份、玉米纤维13-25份、三氯异氰尿酸5-15份、1,4-亚苯基二异氰酸酯3-15份、三甲基硅烷10-20份、甲基二甲氧基硅烷5-15份、钛酸酯5-12份、硼酸锌2-8份、络酸钠3-12份、磷酸三苯酯5-15份、胶黏剂5-10份、抗氧化剂2-5份、热稳定剂5-15份。
优选地，所述胶黏剂选自环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、呋喃树脂中的一种或几种。
优选地，所述抗氧化剂选自β-环胡精、乙二胺四乙酸二钠、丙酸钙、酒石酸钠中的一种或几种。
优选的，所述热稳定剂选自亚磷酸钠、硫酸铜、琥珀酸钡、碳酸镁中的一种或几种。
所述的高强度环保材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎30-45min,超声粉碎机功率220-280W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入胶黏剂、抗氧化剂、热稳定剂，反应釜转速500-1000 r/min，反应釜温度为100-150℃,反应时间15-30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品。
优选地，所述步骤（5）中，螺杆挤出机的螺杆转速为500-1000 r/min，料筒温度100-150℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的高强度环保材料以聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸为主要成分，通过加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯、胶黏剂、抗氧化剂、热稳定剂，辅以超声粉碎、脱水、搅拌、加热、熔融、挤出、塑型等工艺，使得制备而成的高强度环保材料具有优良的环保性能，强度高，整体性能得到大幅度提高。
（2）本发明的高强度环保材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）按照重量份称取聚氨酯纤维20份、聚醚10份、罗布麻纤维5份、竹原纤维10份、玉米纤维13份、三氯异氰尿酸5份、1,4-亚苯基二异氰酸酯3份、三甲基硅烷10份、甲基二甲氧基硅烷5份、钛酸酯5份、硼酸锌2份、络酸钠3份、磷酸三苯酯5份、环氧树脂5份、β-环胡精2份、亚磷酸钠5份；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎30min,超声粉碎机功率220W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入环氧树脂、β-环胡精、亚磷酸钠，反应釜转速500 r/min，反应釜温度为100℃,反应时间15min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为500r/min，料筒温度100℃。
制得的高强度环保材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）按照重量份称取聚氨酯纤维28份、聚醚12份、罗布麻纤维8份、竹原纤维13份、玉米纤维15份、三氯异氰尿酸6份、1,4-亚苯基二异氰酸酯7份、三甲基硅烷14份、甲基二甲氧基硅烷7份、钛酸酯8份、硼酸锌3份、络酸钠5份、磷酸三苯酯7份、酚醛树脂7份、乙二胺四乙酸二钠3份、硫酸铜8份；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎35min,超声粉碎机功率240W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入酚醛树脂、乙二胺四乙酸二钠、硫酸铜，反应釜转速650r/min，反应釜温度为110℃,反应时间20min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为650 r/min，料筒温度110℃。
制得的高强度环保材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）按照重量份称取聚氨酯纤维33份、聚醚19份、罗布麻纤维21份、竹原纤维18份、玉米纤维23份、三氯异氰尿酸10份、1,4-亚苯基二异氰酸酯12份、三甲基硅烷16份、甲基二甲氧基硅烷14份、钛酸酯7份、硼酸锌6份、络酸钠9份、磷酸三苯酯13份、三聚氰-甲醛树脂9份、丙酸钙4份、琥珀酸钡11份；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎40min,超声粉碎机功率260W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入三聚氰-甲醛树脂、丙酸钙、琥珀酸钡，反应釜转速770r/min，反应釜温度为130℃,反应时间25min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为770 r/min，料筒温度130℃。
制得的高强度环保材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）按照重量份称取聚氨酯纤维45份、聚醚25份、罗布麻纤维24份、竹原纤维25份、玉米纤维23份、三氯异氰尿酸14份、1,4-亚苯基二异氰酸酯15份、三甲基硅烷20份、甲基二甲氧基硅烷15份、钛酸酯12份、硼酸锌8份、络酸钠11份、磷酸三苯酯15份、呋喃树脂10份、酒石酸钠5份、碳酸镁15份；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎45min,超声粉碎机功率280W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入呋喃树脂、酒石酸钠、碳酸镁，反应釜转速1000 r/min，反应釜温度为150℃,反应时间30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为1000 r/min，料筒温度150℃。
制得的高强度环保材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）按照重量份称取聚氨酯纤维20份、玉米纤维13份、三氯异氰尿酸5份、1,4-亚苯基二异氰酸酯3份、三甲基硅烷10份、甲基二甲氧基硅烷5份、钛酸酯5份、硼酸锌2份、磷酸三苯酯5份、环氧树脂5份、β-环胡精2份、亚磷酸钠5份；
（2）将聚氨酯纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎30min,超声粉碎机功率220W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入环氧树脂、β-环胡精、亚磷酸钠，反应釜转速500 r/min，反应釜温度为100℃,反应时间15min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为500r/min，料筒温度100℃。
制得的高强度环保材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）按照重量份称取聚氨酯纤维45份、聚醚25份、罗布麻纤维24份、竹原纤维25份、三甲基硅烷20份、甲基二甲氧基硅烷15份、钛酸酯12份、络酸钠11份、磷酸三苯酯15份、呋喃树脂10份、酒石酸钠5份、碳酸镁15份；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维混合，加入超声粉碎机中超声粉碎45min,超声粉碎机功率280W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入呋喃树脂、酒石酸钠、碳酸镁，反应釜转速1000 r/min，反应釜温度为150℃,反应时间30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为1000 r/min，料筒温度150℃。
制得的高强度环保材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的高强度环保材料分别进行静曲强度、抗冲击强度、甲醛净化性能和3个月降解效率这几项性能测试。
表1
　 静曲强度（Mpa） 抗冲击强度（Mpa） 甲醛净化性能%≥75 3个月降解效率（土埋处理%）
实施例1 55.58 71.96 92.54 97.75
实施例2 54.71 72.75 91.79 96.65
实施例3 55.00 74.25 92.16 98.05
实施例4 54.03 73.46 91.61 98.50
对比例1 33.27 31.54 75.80 48.30
对比例2 35.02 27.03 77.75 54.05
本发明的高强度环保材料以聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸为主要成分，通过加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯、胶黏剂、抗氧化剂、热稳定剂，辅以超声粉碎、脱水、搅拌、加热、熔融、挤出、塑型等工艺，使得制备而成的高强度环保材料具有优良的环保性能，强度高，整体性能得到大幅度提高。本发明的高强度环保材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，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 (6)

1. 一种高强度环保材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：聚氨酯纤维20-45份、聚醚10-25份、罗布麻纤维5-25份、竹原纤维10-25份、玉米纤维13-25份、三氯异氰尿酸5-15份、1,4-亚苯基二异氰酸酯3-15份、三甲基硅烷10-20份、甲基二甲氧基硅烷5-15份、钛酸酯5-12份、硼酸锌2-8份、络酸钠3-12份、磷酸三苯酯5-15份、胶黏剂5-10份、抗氧化剂2-5份、热稳定剂5-15份。
2.根据权利要求1所述的高强度环保材料，其特征在于：所述胶黏剂选自环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、呋喃树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高强度环保材料，其特征在于：所述抗氧化剂选自β-环胡精、乙二胺四乙酸二钠、丙酸钙、酒石酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高强度环保材料，其特征在于：所述热稳定剂选自亚磷酸钠、硫酸铜、琥珀酸钡、碳酸镁中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一所述的高强度环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将聚氨酯纤维、聚醚、罗布麻纤维、竹原纤维、玉米纤维、三氯异氰尿酸混合，加入超声粉碎机中超声粉碎30-45min,超声粉碎机功率220-280W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入1,4-亚苯基二异氰酸酯、三甲基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、钛酸酯、硼酸锌、络酸钠、磷酸三苯酯，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入胶黏剂、抗氧化剂、热稳定剂，反应釜转速500-1000 r/min，反应釜温度为100-150℃,反应时间15-30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品。
6.根据权利要求5所述的高强度环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，螺杆挤出机的螺杆转速为500-1000 r/min，料筒温度100-150℃。
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