CN107057393A - 一种聚磷酸铵‑硼酸复配的防火阻燃型生物质板材及其制备方法 - Google Patents

一种聚磷酸铵‑硼酸复配的防火阻燃型生物质板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚磷酸铵‑硼酸复配的防火阻燃型生物质板材及其制备方法，其特征在于，将水稻秸秆剪为碎片、清水浸泡、机械磨解、分丝帚化，得水稻秸秆悬浊液；向氧化石墨中加N,N二甲基甲酰胺、三乙胺、十六烷基三甲氧基硅烷，在油浴、氮气氛围中，搅拌回流反应，得改性氧化石墨；向液体石蜡中加蒸馏水、乳化剂，搅拌乳化，加单体丙烯酸、引发剂、及改性氧化石墨，反应得耐磨防水剂；向聚磷酸铵中加改性剂KH570、无水乙醇，加热搅拌，抽滤，干燥得改性聚磷酸铵，将其与硼酸混合研磨，得复配防火阻燃剂；将水稻秸秆悬浊液、耐磨防水剂、复配防火阻燃剂混合，超声振荡分散，均匀填充在模具中，放入热压机中压缩干燥成型，制成生物质板材。

Description

一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材及其制备 方法
技术领域
本发明涉及板材领域，具体涉及一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材及其制备方法。
背景技术
生物质炭是将农作物秸秆、木屑等生物质材料在限制或隔绝氧气的环境条件下，经热解得到的固体产物。利用农作物秸秆等废弃物制备成的生物质炭由于灰分含量较高，在工业领域应用会受到一定的限制，而在农业领域上却可以广泛应用。
张瑾在其硕士学位论文《利用水稻秸秆制作可完全降解的生物质板材》中，以农业废弃物水稻秸秆为原料，采用纯物理方法，经过切碎、浸泡、磨解、热压成型等工艺之后，制成了具有一定强度的生物质板材。但是存在防水、防火性能不足。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材及其制备方法，依照该工艺制备的板材具备良好防火阻燃、防水、减摩抗磨性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将50-60重量份水稻秸秆用粉碎机剪为10-15mm的碎片，用清水浸泡3-4d后，用磨解机进行机械磨解10-30min，分丝帚化，得到水稻秸秆悬浊液；
b. 向5-10重量份氧化石墨中1:2-3加入N,N二甲基甲酰胺，超声1-2h分散均匀，形成悬浮液，加入0.3-0.5重量份三乙胺、2-3重量份十六烷基三甲氧基硅烷，磁力搅拌20-40min，在油浴、氮气氛围中，搅拌回流反应3-5h，过滤、洗涤，得改性氧化石墨；
c. 向4-8重量份液体石蜡中1:3-5加入蒸馏水，加热至80-90℃，加入3-7重量份OP-10乳化剂，搅拌乳化1-2h，得乳化液体石蜡，加入10-20重量份单体丙烯酸、1-2重量份引发剂K2S2O8、及b中所得物料，反应2-3h得耐磨防水剂；
d. 向5-9重量份聚磷酸铵中加入0.1-0.2重量份改性剂KH570，再1:5-10加入无水乙醇，恒温60-70℃水浴加热搅拌1-2h，抽滤，将产物放入60-80℃烘箱中烘干2-3h，得改性聚磷酸铵，将其与3-6重量份硼酸混合研磨1-2h，得到复配防火阻燃剂；
e. 将a、c、d中所得物料混合，超声振荡分散1-2h，均匀填充在模具中，放入热压机中于110-120℃进行压缩2-3h干燥成型，制成生物质板材。
其中，步骤b中所述油浴是指105-115℃；步骤c中所述搅拌乳化速度为1000-1100r/min；步骤e中所述热压机的压力为2-8MPa。
本发明的反应机理及有益效果如下：
聚磷酸铵热稳定性能好、P-N阻燃元素含量高，用改性剂KH570对聚磷酸铵表面进行改性处理，提高其阻燃效果；与硼酸复配，产生协效效应，阻燃性能持久，无毒抑烟，提高了生物质板材的防火阻燃性能；先用乳化剂OP-10对液体石蜡进行乳化，制备得到液体石蜡乳液，再以单体丙烯酸为改性介体、K2S2O8为引发剂，改性液体石蜡制备丙烯酸改性液体石蜡防水剂，结合了石蜡乳液的耐水性和丙烯酸的耐热性；以N,N二甲基甲酰胺为溶剂，以三乙胺为催化剂，用十六烷基三甲氧基硅烷对氧化石墨进行改性，制备得到硅烷改性氧化石墨，提高氧化石墨与液体石蜡的兼容性，将其添加到液体石蜡中，明显提高液体石蜡的减摩能力，具有优异的摩擦性能，对生物质板材起到减摩抗磨作用。
具体实施方式
为了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，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将60kg水稻秸秆用粉碎机剪为10-15mm的碎片，用清水浸泡3d后，用磨解机进行机械磨解30min，分丝帚化，得到水稻秸秆悬浊液；
b. 向5kg氧化石墨中1:2加入N,N二甲基甲酰胺，超声1h分散均匀，形成悬浮液，加入0.3kg三乙胺、2kg十六烷基三甲氧基硅烷，磁力搅拌40min，在油浴、氮气氛围中，搅拌回流反应5h，过滤、洗涤，得改性氧化石墨；
c. 向4kg液体石蜡中1:3加入蒸馏水，加热至80-90℃，加入3kg OP-10乳化剂，搅拌乳化1h，得乳化液体石蜡，加入10kg单体丙烯酸、1kg引发剂K2S2O8、及b中所得物料，反应2h得耐磨防水剂；
d. 向9kg聚磷酸铵中加入0.1kg改性剂KH570，再1:5加入无水乙醇，恒温60-70℃水浴加热搅拌1h，抽滤，将产物放入60-80℃烘箱中烘干3h，得改性聚磷酸铵，将其与6kg硼酸混合研磨2h，得到复配防火阻燃剂；
e. 将a、c、d中所得物料混合，超声振荡分散2h，均匀填充在模具中，放入热压机中于110-120℃进行压缩3h干燥成型，制成生物质板材。
其中，步骤b中所述油浴是指115℃；步骤c中所述搅拌乳化速度为1100r/min；步骤e中所述热压机的压力为6MPa。

Claims (5)

1.一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在于：
将水稻秸秆剪为碎片、清水浸泡、机械磨解、分丝帚化，得水稻秸秆悬浊液；向氧化石墨中加N,N二甲基甲酰胺、三乙胺、十六烷基三甲氧基硅烷，在油浴、氮气氛围中，搅拌回流反应，得改性氧化石墨；向液体石蜡中加蒸馏水、乳化剂，搅拌乳化，加单体丙烯酸、引发剂、及改性氧化石墨，反应得耐磨防水剂；向聚磷酸铵中加改性剂KH570、无水乙醇，加热搅拌，抽滤，干燥得改性聚磷酸铵，将其与硼酸混合研磨，得复配防火阻燃剂；将水稻秸秆悬浊液、耐磨防水剂、复配防火阻燃剂混合，超声振荡分散，均匀填充在模具中，放入热压机中压缩干燥成型，制成生物质板材。
2.一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在
于：
a. 将50-60重量份水稻秸秆用粉碎机剪为10-15mm的碎片，用清水浸泡3-4d后，用磨解机进行机械磨解10-30min，分丝帚化，得到水稻秸秆悬浊液；
b. 向5-10重量份氧化石墨中1:2-3加入N,N二甲基甲酰胺，超声1-2h分散均匀，形成悬浮液，加入0.3-0.5重量份三乙胺、2-3重量份十六烷基三甲氧基硅烷，磁力搅拌20-40min，在油浴、氮气氛围中，搅拌回流反应3-5h，过滤、洗涤，得改性氧化石墨；
c. 向4-8重量份液体石蜡中1:3-5加入蒸馏水，加热至80-90℃，加入3-7重量份OP-10乳化剂，搅拌乳化1-2h，得乳化液体石蜡，加入10-20重量份单体丙烯酸、1-2重量份引发剂K2S2O8、及b中所得物料，反应2-3h得耐磨防水剂；
d. 向5-9重量份聚磷酸铵中加入0.1-0.2重量份改性剂KH570，再1:5-10加入无水乙醇，恒温60-70℃水浴加热搅拌1-2h，抽滤，将产物放入60-80℃烘箱中烘干2-3h，得改性聚磷酸铵，将其与3-6重量份硼酸混合研磨1-2h，得到复配防火阻燃剂；
e. 将a、c、d中所得物料混合，超声振荡分散1-2h，均匀填充在模具中，放入热压机中于110-120℃进行压缩2-3h干燥成型，制成生物质板材。
3.根据权利要求2所述的一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在于，步骤b中所述油浴是指105-115℃。
4.根据权利要求2所述的一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在于，步骤c中所述搅拌乳化速度为1000-1100r/min。
5.根据权利要求2所述的一种聚磷酸铵-硼酸复配的防火阻燃型生物质板材的制备方法，其特征在于，步骤e中所述热压机的压力为2-8MPa。
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