CN106542776A - 一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法，它包括的组成原料为：聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维、偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、有机硅树脂、纳米氧化铈、玻化微珠、二氧化钛、泡沫铝、钴、锶、镓、铬。本发明MCM是一种新型的节能低碳装饰材料，其作为墙面装饰材料，具有质轻、柔性好、外观造型多样、耐候性好等特点；可回收再生新品，或通过物化机处理还原膨润土本质，回归耕种。采用沥青基碳纤维增强了材料的力学性能可以极大的吸附和清除尾气中的有害气体以及粉尘物质，制备方法简单科学，适用于大范围推广。添加的岩煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉等增强剂可以提高抗热老化开裂性能，从而提高铸造效率，降低铸造成本。

Description

一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法。
背景技术
外墙装饰板是近几年研发的新型建筑外墙装饰保温一体化材料，也叫山东地平线保温装饰板;该材料由聚酯烤漆或氟碳漆、雕花铝锌合金钢板、聚氨酯保温层、玻璃纤维布复合而成;主要应用于体育馆、图书馆、学校和医院的办公楼、别墅等各种建筑的外墙装饰和节能改造；主要功能为建筑装饰、保温节能、隔热隔音、防水防霉。
随着国家对建筑节能方面的重视，建筑物外墙材料越来越受到关注。胶粉聚苯颗粒保温砂浆是一种常用的保温砂浆，以其施工性良好、操作方便、保温性能好而广受欢迎。但是胶粉聚苯颗粒保温砂浆也存在一些不足，表现在：表面强度低，易风化，不耐低温，干燥速度慢，与墙面粘结力差。这些缺点影响了胶粉聚苯颗粒保温砂浆的使用。胶粉聚苯颗粒由胶粉料、聚苯颗粒混拌组成，加水搅拌即得胶粉聚苯颗粒。如果要改善胶粉聚苯颗粒的性质，只能从改变胶粉料等方面着手。目前市场上所销售的软瓷主要是由 90％的膨润土，10％水溶性添加剂，经过 400℃以上高温烧制而成；虽然软瓷具有耐磨、富有弹性、新奇时尚、防潮、防滑、质量轻等优点，但其防水性能有所欠缺。
经过30余道工艺流程复合改性后的土，具有很好的可塑性，科学界把这种神奇的新材料命名为“MCM”。MCM融合了有机材料的柔韧性和无机材料的耐老化性，无毒无辐射性。MCM专属机械系统，成型过程,实现了零排放、零污染。耗能、耗材比同种类产品低80%以上。MCM系列产品可回收再生新品，或通过物化机械处理还原膨润土本质，回归耕种；碳纤维改性可提高耐高温、防火、防滑、防水、吸潮、耐磨、抗氧化以及抗腐蚀等性能。
发明内容
为克服上述不足，本发明提供一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法。
本发明是采取以下技术方案来实现的：一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材，它包括的组成原料为：膨润土30-40份、石英砂20-30份、丙烯酸15-25份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20-30份、沥青基碳纤维粉末30-35份、非卤化有机次膦酸酯5-7份、六次甲基四胺8-10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2-4份、胶粉浆料10-20重量份、聚苯乙烯颗粒6-10重量份、甲基纤维素12-18重量份、调色剂5-15重量份、聚丙烯纤维4-10重量份、淀粉醚1-5重量份、粉煤灰2-6重量份、聚丙烯短切纤维10-16重量份、偏高岭土12-18重量份、碳化硅微粉2-6重量份、纳米二氧化硅10-16重量份、明矾2-10重量份、有机硅树脂1-5重量份、纳米氧化铈1-5重量份、玻化微珠5-9重量份、煤矸石30-35重量份、导电云母粉0.3-0.5重量份、纳米导电石墨粉0.2-0.4重量份、多异氰酸酯的三聚体0.8-1重量份、聚四氟乙烯纤维1-2重量份。
本发明还提供一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材的制备方法，由以下步骤组成：
(1) 按照所述比例将沥青基碳纤维粉末加入到非卤化有机次膦酸酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷中，并加入所有混合物质质量的5-6倍去离子水，磁力搅拌2-4h至均匀，然后200-300℃下搅拌煅烧3-4h,作为组分A备用；
(2) 按照所述比例将聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维置于粉碎机中粉碎，过100-200目筛，制得组分B备用；
(3) 按照所述比例将偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、有机硅树脂、纳米氧化铈、玻化微珠、煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉、多异氰酸酯的三聚体、聚四氟乙烯纤维置于粉碎机中粉碎，过100-200目筛，制得组分C备用；
(4)将组分A、组分B混合后加入一半量的胶粉浆料混合搅拌,搅拌速度450-550r/min，搅拌温度为55-65℃，搅拌时间30-45min；
(5)将组分C加入步骤（4）中的同时，加入剩余一半量的胶粉浆料，搅拌30min后加入调色剂,搅拌速度450-550r/min，搅拌温度为55-65℃，搅拌时间40-60min，制得胶粉聚苯颗粒外墙耐火纳米基材；倒入混炼机中混炼3-4min；调节混炼机温度至140-160℃，向混炼机中加入所述比例膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；降低混炼机的转速，将其余组分粉碎混合后，过100-200目筛过滤后备用；在高温90-100℃搅拌均匀制得混合物D；使混合物D温降至70℃以下,然后进行卸砂、冷却，冷却后进行破碎处理，筛分后即可得到包装材料。
综上所述本发明具有以下有益效果：本发明MCM是一种新型的节能低碳装饰材料，其作为墙面装饰材料，具有质轻、柔性好、外观造型多样、耐候性好等特点；可回收再生新品，或通过物化机处理还原膨润土本质，回归耕种。组分配制合理，专门针对建筑外墙，本发明选用，采用沥青基碳纤维增强了材料的力学性能可以极大的吸附和清除尾气中的有害气体以及粉尘物质，配以硬泡聚氨酯、砂浆等成分，粘结力强，保温性能好，耐低温，抗压强度高，固化速度快，提高了装饰板的各方面性能，如：耐高温、防火、防滑、防水、吸潮、耐磨、抗氧化以及抗腐蚀等性能，与现有外墙装饰板材料相比，不仅结构合理、自身重量轻、施工工艺简单，而且具有装饰性强、美观、耐久、使用寿命长等特点，缩短了工程施工工期并降低资源消耗，使建筑物更加节能安全环保，适用于大范围推广。添加的岩煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉等增强剂可以提高抗热老化开裂性能，从而提高铸造效率，降低铸造成本。
本发明重量份等同kg；
三聚氟氰和聚乙酰氨基葡萄糖增强膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、沥青基碳纤维粉末、磷酸三辛酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷、胶粉浆料、聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、调色剂、聚丙烯纤维、羟丙基淀粉醚、粉煤灰的相容性。
由于本发明涉及原料太多，以实例中制备方法为依据，未列出的以1份计算。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材，它包括的组成原料为：膨润土30重量份、石英砂20重量份、丙烯酸15重量份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20重量份、沥青基碳纤维粉末30重量份、磷酸三辛酯5重量份、六次甲基四胺8重量份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2重量份、胶粉浆料10重量份、聚苯乙烯颗粒6重量份、甲基纤维素12重量份、调色剂5重量份、聚丙烯纤维4重量份、淀粉醚1重量份、粉煤灰2重量份、聚丙烯短切纤维10重量份、偏高岭土12重量份、碳化硅微粉2重量份、纳米二氧化硅10重量份、明矾2重量份、甲基三氯硅烷1重量份、纳米氧化铈1重量份、玻化微珠5重量份、煤矸石30重量份、导电云母粉0.3重量份、纳米导电石墨粉0.2重量份、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体0.8重量份、聚四氟乙烯纤维1重量份。
本发明还提供一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材的制备方法，由以下步骤组成：
(1) 按照所述比例将沥青基碳纤维粉末加入到磷酸三辛酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷中，并加入上述混合物总重量5倍的水后，磁力搅拌2h至均匀，然后200℃下搅拌煅烧3h,作为组分A备用；
(2) 按照所述比例将聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维置于粉碎机中粉碎，过100目筛，制得组分B备用；
(3) 按照所述比例将偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、甲基三氯硅烷、纳米氧化铈、玻化微珠、煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、聚四氟乙烯纤维置于粉碎机中粉碎，过100目筛，制得组分C备用；
(4)将组分A、组分B混合后加入一半量的胶粉浆料混合搅拌,搅拌速度450r/min，搅拌温度为55℃，搅拌时间30min；
(5)将组分C加入步骤（4）中的同时，加入剩余一半量的胶粉浆料，搅拌30min后加入调色剂,搅拌速度450r/min，搅拌温度为55℃，搅拌时间40min，制得胶粉聚苯颗粒外墙耐火纳米基材；倒入混炼机中混炼3min；调节混炼机温度至140℃，向混炼机中加入所述比例膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；降低混炼机的转速，将其余组分粉碎混合后，过100目筛过滤后备用；在高温90℃加入100目筛过滤物于混炼机搅拌均匀制得混合物D；使混合物D温降至70℃以下,然后进行卸砂、冷却，冷却后进行破碎处理，筛分后即可得到包装材料。
实施例2
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材，它包括的组成原料为：膨润土35份、石英砂25份、丙烯酸18份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物25份、沥青基碳纤维粉末35份、磷酸三辛酯7份、六次甲基四胺10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷4份、胶粉浆料20重量份、聚苯乙烯颗粒10重量份、甲基纤维素18重量份、调色剂15重量份、聚丙烯纤维10重量份、淀粉醚5重量份、粉煤灰6重量份、聚丙烯短切纤维16重量份、偏高岭土18重量份、碳化硅微粉6重量份、纳米二氧化硅16重量份、明矾10重量份、甲基三氯硅烷5重量份、纳米氧化铈5重量份、玻化微珠9重量份、煤矸石35重量份、导电云母粉0.5重量份、纳米导电石墨粉0.4重量份、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体1重量份、聚四氟乙烯纤维2重量份。
本发明还提供一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材的制备方法，由以下步骤组成：
(1) 按照所述比例将沥青基碳纤维粉末加入到磷酸三辛酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷中，并加入上述混合物总重量5倍的水后，磁力搅拌4h至均匀，然后300℃下搅拌煅烧4h,作为组分A备用；
(2) 按照所述比例将聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维置于粉碎机中粉碎，过200目筛，制得组分B备用；
(3) 按照所述比例将偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、甲基三氯硅烷、纳米氧化铈、玻化微珠、煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、聚四氟乙烯纤维置于粉碎机中粉碎，过200目筛，制得组分C备用；
(4)将组分A、组分B混合后加入一半量的胶粉浆料混合搅拌,搅拌速度550r/min，搅拌温度为65℃，搅拌时间45min；
(5)将组分C加入步骤（4）中的同时，加入剩余一半量的胶粉浆料，搅拌30min后加入调色剂,搅拌速度550r/min，搅拌温度为65℃，搅拌时间60min，制得胶粉聚苯颗粒外墙耐火纳米基材；倒入混炼机中混炼4min；调节混炼机温度至160℃，向混炼机中加入所述比例膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；降低混炼机的转速，将其余组分粉碎混合后，过200目筛过滤后备用；在高温100℃下加入混炼机搅拌均匀制得混合物D；使混合物D温降至70℃以下,然后进行卸砂、冷却，冷却后进行破碎处理，筛分后即可得到包装材料。
实施例3
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材，它包括的组成原料为：膨润土40份、石英砂30份、丙烯酸25份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物30份、沥青基碳纤维粉末32份、非卤化有机次膦酸酯6份、六次甲基四胺9份、三甲基戊基三乙氧基硅烷3份、胶粉浆料15重量份、聚苯乙烯颗粒8重量份、甲基纤维素15重量份、调色剂10重量份、聚丙烯纤维8重量份、羟丙基淀粉醚3重量份、粉煤灰4重量份、聚丙烯短切纤维12重量份、偏高岭土15重量份、碳化硅微粉4重量份、纳米二氧化硅13重量份、明矾6重量份、有机硅树脂4重量份、纳米氧化铈3重量份、玻化微珠6重量份、煤矸石33重量份、导电云母粉0.4重量份、纳米导电石墨粉0.3重量份、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体0.9重量份、聚四氟乙烯纤维1.5重量份。所述的非卤化有机次膦酸酯为磷酸二乙酯；所述的有机硅树脂为乙基三氯硅烷。
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材的制备方法，由以下步骤组成：
(1) 按照所述比例将沥青基碳纤维粉末加入到非卤化有机次膦酸酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷中，并加入上述混合物总重量5倍的水后，磁力搅拌3h至均匀，然后250℃下搅拌煅烧3.5h,作为组分A备用；
(2) 按照所述比例将聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维置于粉碎机中粉碎，过150目筛，制得组分B备用；
(3) 按照所述比例将偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、有机硅树脂、纳米氧化铈、玻化微珠、煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉、多异氰酸酯的三聚体、聚四氟乙烯纤维置于粉碎机中粉碎，过150目筛，制得组分C备用；
(4)将组分A、组分B混合后加入一半量的胶粉浆料混合搅拌,搅拌速度500r/min，搅拌温度为60℃，搅拌时间45min；
(5)将组分C加入步骤（4）中的同时，加入剩余一半量的胶粉浆料，搅拌30min后加入调色剂,搅拌速度500r/min，搅拌温度为60℃，搅拌时间50min，制得胶粉聚苯颗粒外墙耐火纳米基材；倒入混炼机中混炼4min；调节混炼机温度至150℃，向混炼机中加入所述比例膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；降低混炼机的转速，将其余组分粉碎与之混合后，过150目筛过滤后备用；在高温95℃加入100目筛过滤物于搅拌均匀制得混合物D；使混合物D温降至70℃以下,然后进行卸砂、冷却，冷却后进行破碎处理，筛分后即可得到包装材料。
实施例4
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材及其制备方法
一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材，它包括的组成原料为：膨润土4重量份、石英砂2重量份、丙烯酸15重量份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20重量份、沥青基碳纤维粉末30重量份、磷酸三辛酯5重量份、六次甲基四胺8重量份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2重量份、胶粉浆料10重量份、聚苯乙烯颗粒6重量份、甲基纤维素12重量份、聚丙烯纤维4重量份、羟丙基淀粉醚1重量份、粉煤灰2重量份、聚丙烯短切纤维10重量份、偏高岭土6重量份、碳化硅微粉2重量份、纳米二氧化硅10重量份、明矾2重量份、甲基三氯硅烷1重量份、纳米氧化铈1重量份、玻化微珠5重量份、煤矸石3重量份、导电云母粉0.3重量份、纳米导电石墨粉0.2重量份、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体0.8重量份、聚四氟乙烯纤维1重量份、三聚氟氰1重量份和聚乙酰氨基葡萄糖0.6重量份。
本发明还提供一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材的制备方法，由以下步骤组成：
(1) 按照所述比例将沥青基碳纤维粉末加入到磷酸三辛酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷中，并加入上述混合物总重量5倍的水后，磁力搅拌2h至均匀，然后200℃下搅拌煅烧3h,作为组分A备用；
(2) 按照所述比例将聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维置于粉碎机中粉碎，过100目筛，制得组分B备用；
(3) 按照所述比例将偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、甲基三氯硅烷、纳米氧化铈、玻化微珠、煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、聚四氟乙烯纤维置于粉碎机中粉碎，过100目筛，制得组分C备用；
(4)将组分A、组分B混合后加入一半量的胶粉浆料混合搅拌,搅拌速度450r/min，搅拌温度为55℃，搅拌时间30min；
(5)将组分C加入步骤（4）中的同时，加入剩余一半量的胶粉浆料，搅拌30min后加入调色剂,搅拌速度450r/min，搅拌温度为55℃，搅拌时间40min，制得胶粉聚苯颗粒外墙耐火纳米基材；倒入混炼机中混炼3min；调节混炼机温度至140℃，向混炼机中加入所述比例膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；降低混炼机的转速，将其余组分粉碎混合后，过100目筛过滤后备用；在高温90℃加入100目筛过滤物于混炼机搅拌均匀制得混合物D；使混合物D温降至70℃以下,然后进行卸砂、冷却，冷却后进行破碎处理，筛分后即可得到包装材料。
以下实施例中的原料购买渠道和生产厂家分别为：
苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维渠道阿里巴巴，台湾奇美实业股份有限公司；上海锦悦化工有限公司；
非卤化有机次膦酸酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷渠道中国制造交易网，美国陶氏化学(中国)有限公司；
膨润土、石英砂阿里巴巴，浙江振阳绝热科技有限公司；中国化工网，扬州三得利化工有限公司；
丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物阿里巴巴，美国埃克森化工有限公司；
其余原料渠道无忧商务网，河北省东盛蜂蜡有限公司。当然本发明所使用的原料不限于上述厂家，只要主要成份适合的原料和厂家均可适用于本发明。
性能检测结果如下表所示：
以上所述是本发明的实施例，故凡依本发明申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (2)

1.一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材，其特征在于，它包括的组成原料为：膨润土30-40份、石英砂20-30份、丙烯酸15-25份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20-30份、沥青基碳纤维粉末30-35份、非卤化有机次膦酸酯5-7份、六次甲基四胺8-10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2-4份、胶粉浆料10-20重量份、聚苯乙烯颗粒6-10重量份、甲基纤维素12-18重量份、调色剂5-15重量份、聚丙烯纤维4-10重量份、淀粉醚1-5重量份、粉煤灰2-6重量份、聚丙烯短切纤维10-16重量份、偏高岭土12-18重量份、碳化硅微粉2-6重量份、纳米二氧化硅10-16重量份、明矾2-10重量份、有机硅树脂1-5重量份、纳米氧化铈1-5重量份、玻化微珠5-9重量份、煤矸石30-35重量份、导电云母粉0.3-0.5重量份、纳米导电石墨粉0.2-0.4重量份、多异氰酸酯的三聚体0.8-1重量份、聚四氟乙烯纤维1-2重量份。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维改性纳米绿色环保薄膜基材的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)按照权利要求1所述比例将沥青基碳纤维粉末加入到非卤化有机次膦酸酯、六次甲基四胺、三甲基戊基三乙氧基硅烷中，并加入所有混合物质质量的5-6倍去离子水，磁力搅拌2-4h至均匀，然后200-300℃下搅拌煅烧3-4h,作为组分A备用；
(2)按照权利要求1所述比例将聚苯乙烯颗粒、甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚、粉煤灰、聚丙烯短切纤维置于粉碎机中粉碎，过100-200目筛，制得组分B备用；
(3)按照权利要求1所述比例将偏高岭土、碳化硅微粉、纳米二氧化硅、明矾、有机硅树脂、纳米氧化铈、玻化微珠、煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉、多异氰酸酯的三聚体、聚四氟乙烯纤维置于粉碎机中粉碎，过100-200目筛，制得组分C备用；
(4)将组分A、组分B混合后加入一半量的胶粉浆料混合搅拌,搅拌速度450-550r/min，搅拌温度为55-65℃，搅拌时间30-45min；
(5)将组分C加入步骤（4）中的同时，加入剩余一半量的胶粉浆料，搅拌30min后加入调色剂,搅拌速度450-550r/min，搅拌温度为55-65℃，搅拌时间40-60min，制得胶粉聚苯颗粒外墙耐火纳米基材；倒入混炼机中混炼3-4min；调节混炼机温度至140-160℃，向混炼机中加入膨润土、石英砂、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；降低混炼机的转速，将其余组分按照权利要求1所述比例粉碎混合后，过100-200目筛过滤后备用；在高温90-100℃搅拌均匀制得混合物D；使混合物D温降至70℃以下,然后进行卸砂、冷却，冷却后进行破碎处理，筛分后即可得到包装材料。
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