CN106868916A - 一种环保型阻燃纸板及其制备方法 - Google Patents

一种环保型阻燃纸板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型阻燃纸板及其制备方法，所述环保型阻燃纸板是由纸浆和改性聚磷酸铵‑氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂组成；所述的改性聚磷酸铵‑氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂是由聚磷酸铵‑氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料和γ‑氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇、冰醋酸组成；所述的聚磷酸铵‑氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料是由聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌组成。本发明采用磷酸‑聚磷酸‑尿素法合成聚磷酸铵，合成过程加入氢氧化铝和硼酸锌，制备纸用复合阻燃剂，对阻燃剂再用硅烷偶联剂改性后添加于纸浆中制备阻燃纸板，复合阻燃剂水溶性低，其用量10％以下即可达到难燃效果，且具有良好的抑烟性，生产成本较低。

Description

一种环保型阻燃纸板及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃纸技术领域，尤其涉及一种环保型阻燃纸板及其制备方法。
背景技术
阻燃纸是具有不燃烧或难燃烧性能的一类纸的总称。它有较高的强度性能及外观性能(如高的纸页平整度和低的尘埃度等)。优异的阻燃性能。
阻燃纸通常分为两大类：一类指的是使用石棉纤维抄造、在火中不产生任何变化的纸。这类纸也多称之为防火纸。另一类指的是在纸浆中添加有阻燃性能的化学药品或者用阻燃剂处理植物纤维，使之获得阻燃性能的纸种。这类阻燃纸虽不燃烧，不出明火，但遇火会炭化，变黑变焦。(孔明灯也是用这种纸做的)
阻燃纸也可制成阻燃纸板。用作壁纸或用于其他一些需防火的场合。将会在未来得到非常广泛的应用。
随着社会的发展，植物纤维阻燃纸的用途越来越广，如制造建筑和装饰材料、包装材料、空气过滤材料、电器绝缘材料、航空航天材料等。
目前浸渍法、表面施胶法和表面涂布法生产的阻燃纸，其阻燃体系均需专门配制，需要专门的设备和操作过程，其制备系统较为复杂，增加了生产成本；另外这些方法均需在生产过程中加入大量的水，然后用蒸汽或热风将其烘干，增加了生产的汽耗，不利于节能，同样也增加了成本。
氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石等阻燃剂的阻燃效率低，难以赋予植物纤维纸基材料具有良好的阻燃抑烟性能。所以浆内添加时往往加入量超过50％才有阻燃效果，且阻燃效果也并不理想，更严重的是这么大的加入量大大削弱纸页本身的物理性能，降低了纸或纸板的使用性能。一些聚磷酸铵类复合阻燃填料也被用来浆内添加，但由于其有一定的水溶性，所以影响了其在纸浆中的留着，也影响了使用效果，要使纸页达到难燃效果，其用量一般要在10-15％以上，成本较高，也会影响纸页的强度性能。另一方面其抑烟性也并不理想。
发明内容
为了解决现有的阻燃纸板存在的不足，本发明目的在于提供一种环保型阻燃纸板及其制备方法。本发明采用聚磷酸-磷酸-尿素法制备聚磷酸铵，在制备过程加入氢氧化铝和硼酸锌作为协效剂和抑烟剂，得到聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂，粉碎后用氨基硅烷偶联剂进行表面改性提高其抗水性，从而提高在纸浆中的留着率；通过与废纸浆混合后抄制阻燃纸板，经压榨和干燥后即得产品。
本发明采取的技术方案是：
本发明的环保型阻燃纸板是由纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂组成，纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.06-0.09；
所述的改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂是由聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇、冰醋酸组成；其质量份比为：聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料：γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂：乙醇：冰醋酸＝1：0.005-0.01：0.008-0.015：0.001-0.002；
所述的聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料是由聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌组成；其质量份数比为：聚磷酸：磷酸：尿素：氢氧化铝：硼酸锌＝1：0.1-0.2：0.3-0.5：0.03-0.10:0.01-0.05。
所述的纸浆为废纸再生纸浆，是一种循环利用的再生纤维资源。阻燃纸板使用后也可循环回用，所以本发明的原料和产品均具环保性。
优选：纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.07；聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸的质量份比为1：0.008：0.010：0.0015；聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌的质量份比1：0.15：0.4：0.05：0.03。
所述阻燃纸板的定量范围为280-550g/m2；所述阻燃纸板的极限氧指数为28％-36％，总烟释放量为8.3-9.0m2/m2。
本发明的环保型阻燃纸板的制备方法的具体步骤如下：
(1)首先将配比量的聚磷酸、磷酸和尿素混合，加入到反应釜中，然后再加入配比量的氢氧化铝和硼酸锌，加热到160-180℃，保温时间1-1.5小时，然后出料，进行粉碎过筛；
(2)其次加入配比量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸进行表面改性，改性温度50-65℃，改性时间30-60min；
(3)最后加入配比量的纸浆，混合均匀后，抄制成形，压榨干燥，得到本发明的环保型阻燃纸板。
步骤(1)中，粉碎过300目筛。
优选：步骤(1)中，加热到170℃，保温时间1.3小时。
优选：步骤(2)中，改性温度60℃，改性时间50min。
步骤(3)中，复合阻燃剂加入到浓度为0.5-1.0％的纸料中，和纸浆一起在网上形成纸页。
本发明的积极效果如下：
本发明将高效的复合阻燃剂加入到浓度为0.5-1.0％的纸料中，和纸浆一起在网上形成纸页，其制备和操作过程简单，成本低。复合阻燃剂的加入一方面有利于纸页在网部的滤水，从而有利于干燥部节约蒸汽；另一方面由于生产过程无需再加入额外的水，从而生产汽耗大大降低，节能明显，也节约了成本。
本发明采用磷酸-聚磷酸-尿素法合成聚磷酸铵，合成过程加入氢氧化铝和硼酸锌，制备纸用复合阻燃剂，对阻燃剂再用硅烷偶联剂改性后添加于纸浆中制备阻燃纸板，复合阻燃剂水溶性低，其用量10％以下即可达到难燃效果，且具有良好的抑烟性，生产成本较低，生产的阻燃纸板可用于建筑材料、装饰材料、纸质家具、纸模型等方面。
本发明的阻燃纸板阻燃、抑烟性优异，无卤、无毒，其生产成本低、工艺简单，具有较广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的环保型阻燃纸板的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
本发明的环保型阻燃纸板是由纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂组成，纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.06；
所述的改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂是由聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇、冰醋酸组成；其质量份比为：聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料：γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂：乙醇：冰醋酸＝1：0.01：0.008：0.002；
所述的聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料是由聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌组成；其质量份数比为：聚磷酸：磷酸：尿素：氢氧化铝：硼酸锌＝1：0.1：0.5：0.03:0.05。
所述的纸浆为废纸再生纸浆。
所述阻燃纸板的定量范围为280-550g/m2；所述阻燃纸板的极限氧指数为28％-36％，总烟释放量为8.3-9.0m2/m2。
本发明的环保型阻燃纸板的制备方法的具体步骤如下：
(1)首先将配比量的聚磷酸、磷酸和尿素混合，加入到反应釜中，然后再加入配比量的氢氧化铝和硼酸锌，加热到160℃，保温时间1.5小时，然后出料，进行粉碎过筛；
(2)其次加入配比量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸进行表面改性，改性温度50℃，改性时间60min；
(3)最后加入配比量的纸浆，混合均匀后，抄制成形，压榨干燥，得到本发明的环保型阻燃纸板。
步骤(1)中，粉碎过300目筛。
步骤(3)中，复合阻燃剂加入到浓度为0.5-1.0％的纸料中，和纸浆一起在网上形成纸页。
实施例2
本发明的环保型阻燃纸板是由纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂组成，纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.09；
所述的改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂是由聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇、冰醋酸组成；其质量份比为：聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料：γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂：乙醇：冰醋酸＝1：0.005：0.015：0.001；
所述的聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料是由聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌组成；其质量份数比为：聚磷酸：磷酸：尿素：氢氧化铝：硼酸锌＝1：0.2：0.3：0.10:0.01。
所述的纸浆为废纸再生纸浆。
所述阻燃纸板的定量范围为280-550g/m2；所述阻燃纸板的极限氧指数为28％-36％，总烟释放量为8.3-9.0m2/m2。
本发明的环保型阻燃纸板的制备方法的具体步骤如下：
(1)首先将配比量的聚磷酸、磷酸和尿素混合，加入到反应釜中，然后再加入配比量的氢氧化铝和硼酸锌，加热到180℃，保温时间1小时，然后出料，进行粉碎过筛；
(2)其次加入配比量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸进行表面改性，改性温度65℃，改性时间30min；
(3)最后加入配比量的纸浆，混合均匀后，抄制成形，压榨干燥，得到本发明的环保型阻燃纸板。
步骤(1)中，粉碎过300目筛。
步骤(3)中，复合阻燃剂加入到浓度为0.5-1.0％的纸料中，和纸浆一起在网上形成纸页。
实施例3
本发明的环保型阻燃纸板是由纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂组成，纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.07；
所述的改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂是由聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇、冰醋酸组成；其质量份比为：聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料：γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂：乙醇：冰醋酸＝1：0.008：0.010：0.0015；
所述的聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料是由聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌组成；其质量份数比为：聚磷酸：磷酸：尿素：氢氧化铝：硼酸锌＝1：0.15：0.4：0.05：0.03。
所述的纸浆为废纸再生纸浆。
所述阻燃纸板的定量范围为280-550g/m2；所述阻燃纸板的极限氧指数为28％-36％，总烟释放量为8.3-9.0m2/m2。
本发明的环保型阻燃纸板的制备方法的具体步骤如下：
(1)首先将配比量的聚磷酸、磷酸和尿素混合，加入到反应釜中，然后再加入配比量的氢氧化铝和硼酸锌，加热到170℃，保温时间1.3小时，然后出料，进行粉碎过筛；
(2)其次加入配比量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸进行表面改性，改性温度60℃，改性时间50min；
(3)最后加入配比量的纸浆，混合均匀后，抄制成形，压榨干燥，得到本发明的环保型阻燃纸板。
步骤(1)中，粉碎过300目筛。
步骤(3)中，复合阻燃剂加入到浓度为0.5-1.0％的纸料中，和纸浆一起在网上形成纸页。
表1添加不同阻燃剂的阻燃纸板阻燃抑烟性能对比
用本发明实施例1、实施例2和实施例3所得的阻燃纸板的阻燃抑烟试验表明，其氧指数均达到28％以上的难燃水平，高于氢氧化铝或铝镁水滑石加填量50％的阻燃纸板，也高于添加14％APP-硅藻土/纳米二氧化钛复合填料的阻燃纸板的氧指数；其总烟释放量也均低于氢氧化铝、铝镁水滑石和APP-硅藻土/纳米二氧化钛复合填料加填的阻燃纸板，试验结果表明本发明的阻燃纸板有良好的阻燃抑烟效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种环保型阻燃纸板，其特征在于：所述环保型阻燃纸板是由纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂组成，纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.06-0.09；
所述的改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌纸用复合阻燃剂是由聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇、冰醋酸组成；其质量份比为：聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料：γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂：乙醇：冰醋酸＝1：0.005-0.01：0.008-0.015：0.001-0.002；
所述的聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料是由聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌组成；其质量份数比为：聚磷酸：磷酸：尿素：氢氧化铝：硼酸锌＝1：0.1-0.2：0.3-0.5：0.03-0.10:0.01-0.05。
2.如权利要求1所述的环保型阻燃纸板，其特征在于：所述的纸浆为废纸再生纸浆。
3.如权利要求1所述的环保型阻燃纸板，其特征在于：纸浆和改性聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃剂的质量份比为1：0.07；聚磷酸铵-氢氧化铝/硼酸锌复合阻燃填料、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸的质量份比为1：0.008：0.010：0.0015；聚磷酸、磷酸、尿素、氢氧化铝和硼酸锌的质量份比1：0.15：0.4：0.05：0.03。
4.如权利要求1所述的环保型阻燃纸板，其特征在于：所述阻燃纸板的定量范围为280-550g/m2；所述阻燃纸板的极限氧指数为28％-36％，总烟释放量为8.3-9.0m2/m2。
5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的环保型阻燃纸板的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
(1)首先将配比量的聚磷酸、磷酸和尿素混合，加入到反应釜中，然后再加入配比量的氢氧化铝和硼酸锌，加热到160-180℃，保温时间1-1.5小时，然后出料，进行粉碎过筛；
(2)其次加入配比量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙醇和冰醋酸进行表面改性，改性温度50-65℃，改性时间30-60min；
(3)最后加入配比量的纸浆，混合均匀后，抄制成形，压榨干燥，得到本发明的环保型阻燃纸板。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，粉碎过300目筛。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，加热到170℃，保温时间1.3小时。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，改性温度60℃，改性时间50min。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，复合阻燃剂加入到浓度为0.5-1.0％的纸浆中，和纸浆一起在网上形成纸页。
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