CN107141602A - 一种复合纤维板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂30～50份，乙丙橡胶10～15份，聚烯烃弹性体5～12份，碳纤维10～20份，玻璃纤维20～40份，岩棉纤维30～50份，纳米硼酸锌2～6份，聚磷酸铵1～3份，分散剂5～10份，抗氧化剂2～4份，着色剂8～14份，乙醇20～40份；其制备方法包括混合液A的制备、混合液B的制备、复合纤维板料液的制备、注入模具、脱模、冷却成型、烘干即得。本发明提出的复合纤维板质轻、色泽均匀一致、抗冲击能力强、韧性好、吸水率低，还具有优异的阻燃性、耐温性和耐磨性，是一种安全环保的建筑材料，且制备方法简单，适用于大规模生产。

Description

一种复合纤维板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种复合纤维板及其制备方法。
背景技术
复合纤维板在家具板材、室内装修材料、包装材料、保温材料、轨道交通的顶板等方面均有应用。市面上常见的复合纤维板中通常会加入一定比例的粘合剂，而大多数粘性强的粘合剂都会释放甲醛，所以导致复合纤维板在使用过程中释放甲醛，给使用者的人身健康造成危险。近年来甲醛导致的儿童血液疾病和孕妇流产的案例屡见不鲜，所以近年来国家对家装中甲醛的释放量严格要求，部分省市已明令禁止使用含甲醛的粘合剂。
现有的复合纤维板的质量较轻、可塑性强，可以制作成各种形状，应用于多种领域。但大部分的复合纤维板的脆性大，当遇到强力冲击时易开裂；膨胀吸水率高，易变形；采用螺钉固定复合纤维板时，则易发生松动，脱落的现象；而且大部分的复合纤维板的阻燃性能差，当发生火灾时易造成二次燃烧，给火灾救援带来困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种复合纤维板及其制备方法。
一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂30～50份，乙丙橡胶10～15份，聚烯烃弹性体5～12份，碳纤维10～20份，玻璃纤维20～40份，岩棉纤维30～50份，纳米硼酸锌2～6份，聚磷酸铵1～3份，分散剂5～10份，抗氧化剂2～4份，着色剂8～14份，乙醇20～40份。
优选的，所述的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂35～45份，乙丙橡胶12～15份，聚烯烃弹性体6～10份，碳纤维12～18份，玻璃纤维22～36份，岩棉纤维32～46份，纳米硼酸锌3～6份，聚磷酸铵1～3份，分散剂6～8份，抗氧化剂2～4份，着色剂10～14份，乙醇25～35份。
优选的，所述的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂40份，乙丙橡胶13份，聚烯烃弹性体8份，碳纤维15份，玻璃纤维30份，岩棉纤维40份，纳米硼酸锌4份，聚磷酸铵2份，分散剂7份，抗氧化剂3份，着色剂12份，乙醇30份。
优选的，所述聚丙烯树脂和乙丙橡胶的重量份比为2～5：1。
优选的，所述聚烯烃弹性体的加入量为聚丙烯树脂的10%～40%。
优选的，所述纳米硼酸锌的粒度为20～50nm。
优选的，所述分散剂为液体石蜡、硬脂酸镁、硬脂酸锌和聚乙烯蜡中的任意一种。
本发明还提出了一种复合纤维板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的分散剂和抗氧化剂投入乙醇溶液中，并回流搅拌至分散剂和抗氧化剂溶解，得混合液A；
S2：将聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体投入到反应器中，升高温度至60～80℃，待聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体全部熔化后向其中加入S1步骤中的混合液A，再高速搅拌20～40min，即得混合液B；
S3：保持S2步骤的温度，向混合液B中依次加入相应重量份的碳纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、纳米硼酸锌和聚磷酸铵，高速搅拌10～30min，再加入相应重量份的着色剂，再进行超声分散30～60min，即得复合纤维板料液；
S4：将上述复合纤维板料液注入模具中，再经脱模、冷却成型、烘干即得复合纤维板。
优选的，所述冷却成型采用梯度真空冷却方法，具体操作方法是将脱模后的复合纤维板半成品从进料口送入，并依次通过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，经过第三冷却区的复合纤维板再送入烘干区，其中第一冷却区的温度为45～55℃、冷却时间为5～10min，第二冷却区的温度为35～45℃、冷却时间为10～15min，第三冷却区的温度为25～35℃、冷却时间为15～20min。
本发明提出的复合纤维板质轻、色泽均匀一致、抗冲击能力强、韧性好、吸水率低、还具有优异的阻燃性、耐温性和耐磨性，是一种安全环保的建筑材料；在原料中不适用含甲醛的粘合剂，通过利用聚丙烯树脂和乙丙橡胶的协同使用起到高粘合力的功效，而且聚丙乙烯树脂是最轻的树脂，进而保证了复合纤维板的质轻的优点，同时在原料中加入聚烯烃弹性体，改善使用聚丙乙烯树脂带来的脆性大的不足，使复合纤维板整体的抗冲击力提升，不易破裂；通过碳纤维、玻璃纤维和岩棉纤维三种纤维共同分散至复合纤维板的原料中，显著提高复合纤维板的耐温、耐磨性能，而且在原料中使用纳米级别的硼酸锌与聚磷酸铵复合使用，起到高效阻燃的性能，即使遇到明火也不易燃烧；在原料中加入分散剂既可以防止原料中各粒子之间的聚集，也可以提高原料的流动性，使其在制备过程中易混合均匀，不易发生颜色漂移的现象；本发明还提出了一种操作简单的制备复合纤维板的方法，采用一次性注塑、梯度冷却成型相结合，使制备的复合纤维板的强度高、脆性低、性能稳固，适用于大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂40份，乙丙橡胶12份，聚烯烃弹性体8份，碳纤维15份，玻璃纤维30份，岩棉纤维40份，粒度为20～50nm的硼酸锌4份，聚磷酸铵2份，液体石蜡8份，抗氧化剂3份，着色剂10份，乙醇30份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的液体石蜡和抗氧化剂投入乙醇溶液中，并回流搅拌至液体石蜡和抗氧化剂溶解，得混合液A；
S2：将聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体投入到反应器中，升高温度至70℃，待聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体全部熔化后向其中加入S1步骤中的混合液A，再高速搅拌30min，即得混合液B；
S3：保持S2步骤的温度，向混合液B中依次加入相应重量份的碳纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、粒度为20～50nm的硼酸锌和聚磷酸铵，高速搅拌20min，再加入相应重量份的着色剂，再进行超声分散40min，即得复合纤维板料液；
S4：将上述复合纤维板料液注入模具中，再经脱模、冷却成型、烘干即得复合纤维板。
本发明中，所述冷却成型采用梯度真空冷却方法，具体操作方法是将脱模后的复合纤维板半成品从进料口送入，并依次通过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，经过第三冷却区的复合纤维板再送入烘干区，其中第一冷却区的温度为45℃、冷却时间为10min，第二冷却区的温度为35℃、冷却时间为15min，第三冷却区的温度为25℃、冷却时间为20min。
实施例二
本发明提出的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂50份，乙丙橡胶15份，聚烯烃弹性体12份，碳纤维20份，玻璃纤维20份，岩棉纤维40份，粒度为20～50nm的硼酸锌6份，聚磷酸铵2份，硬脂酸镁5份，抗氧化剂4份，着色剂14份，乙醇40份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的硬脂酸镁和抗氧化剂投入乙醇溶液中，并回流搅拌至硬脂酸镁和抗氧化剂溶解，得混合液A；
S2：将聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体投入到反应器中，升高温度至80℃，待聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体全部熔化后向其中加入S1步骤中的混合液A，再高速搅拌40min，即得混合液B；
S3：保持S2步骤的温度，向混合液B中依次加入相应重量份的碳纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、粒度为20～50nm的硼酸锌和聚磷酸铵，高速搅拌10min，再加入相应重量份的着色剂，再进行超声分散30min，即得复合纤维板料液；
S4：将上述复合纤维板料液注入模具中，再经脱模、冷却成型、烘干即得复合纤维板。
本发明中，所述冷却成型采用梯度真空冷却方法，具体操作方法是将脱模后的复合纤维板半成品从进料口送入，并依次通过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，经过第三冷却区的复合纤维板再送入烘干区，其中第一冷却区的温度为55℃、冷却时间10min，第二冷却区的温度为45℃、冷却时间为15min，第三冷却区的温度为35℃、冷却时间为20min。
实施例三
本发明提出的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂30份，乙丙橡胶10份，聚烯烃弹性体5份，碳纤维15份，玻璃纤维35份，岩棉纤维45份，粒度为20～50nm的硼酸锌5份，聚磷酸铵3份，硬脂酸锌8份，抗氧化剂2份，着色剂12份，乙醇20份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的硬脂酸锌和抗氧化剂投入乙醇溶液中，并回流搅拌至硬脂酸锌和抗氧化剂溶解，得混合液A；
S2：将聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体投入到反应器中，升高温度至60℃，待聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体全部熔化后向其中加入S1步骤中的混合液A，再高速搅拌40min，即得混合液B；
S3：保持S2步骤的温度，向混合液B中依次加入相应重量份的碳纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、粒度为20～50nm的硼酸锌和聚磷酸铵，高速搅拌30min，再加入相应重量份的着色剂，再进行超声分散60min，即得复合纤维板料液；
S4：将上述复合纤维板料液注入模具中，再经脱模、冷却成型、烘干即得复合纤维板。
本发明中，所述冷却成型采用梯度真空冷却方法，具体操作方法是将脱模后的复合纤维板半成品从进料口送入，并依次通过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，经过第三冷却区的复合纤维板再送入烘干区，其中第一冷却区的温度为50℃、冷却时间为5min，第二冷却区的温度为40℃、冷却时间为10min，第三冷却区的温度为30℃、冷却时间为15min。
实施例四
本发明提出的一种复合纤维板，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂30份，乙丙橡胶15份，聚烯烃弹性体12份，碳纤维20份，玻璃纤维20份，岩棉纤维40份，粒度为20～50nm的硼酸锌4份，聚磷酸铵2份，聚乙烯蜡8份，抗氧化剂2份，着色剂8份，乙醇20份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的聚乙烯蜡和抗氧化剂投入乙醇溶液中，并回流搅拌至聚乙烯蜡和抗氧化剂溶解，得混合液A；
S2：将聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体投入到反应器中，升高温度至70℃，待聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体全部熔化后向其中加入S1步骤中的混合液A，再高速搅拌30min，即得混合液B；
S3：保持S2步骤的温度，向混合液B中依次加入相应重量份的碳纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、粒度为20～50nm的硼酸锌和聚磷酸铵，高速搅拌20min，再加入相应重量份的着色剂，再进行超声分散30min，即得复合纤维板料液；
S4：将上述复合纤维板料液注入模具中，再经脱模、冷却成型、烘干即得复合纤维板。
本发明中，所述冷却成型采用梯度真空冷却方法，具体操作方法是将脱模后的复合纤维板半成品从进料口送入，并依次通过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，经过第三冷却区的复合纤维板再送入烘干区，其中第一冷却区的温度为55℃、冷却时间为10min，第二冷却区的温度为45℃、冷却时间为15min，第三冷却区的温度为35℃、冷却时间为20min。
对上述实施例一～四制备的复合纤维板以及市售复合纤维板分别进行性能检测，检测结果如下：
实施例 一 二 三 四 市售
吸水膨胀率% 7.5 7.8 7.6 7.8 9.5
阻燃等级 A级 A级 A级 A级 B级
每100g中游离甲醛含量 — — — — 0.15mg
其中“—”表示未检测到甲醛。
实验结果显示，实施例一～四制备的复合纤维板的吸水膨胀率在7.5%～7.8%之间，明显小于市售复合纤维板的9.5%，表明实施例一～四制备的复合纤维板不易吸水变形，而且阻燃等级检测结果显示实施例一～四制备的复合纤维板阻燃等级均为A级，表明本发明提出的复合纤维板阻燃效果好，且复合纤维板中不含甲醛，对环境友好，对使用者安全。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合纤维板，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂30～50份，乙丙橡胶10～15份，聚烯烃弹性体5～12份，碳纤维10～20份，玻璃纤维20～40份，岩棉纤维30～50份，纳米硼酸锌2～6份，聚磷酸铵1～3份，分散剂5～10份，抗氧化剂2～4份，着色剂8～14份，乙醇20～40份。
2.根据权利要求1所述的一种复合纤维板，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂35～45份，乙丙橡胶12～15份，聚烯烃弹性体6～10份，碳纤维12～18份，玻璃纤维22～36份，岩棉纤维32～46份，纳米硼酸锌3～6份，聚磷酸铵1～3份，分散剂6～8份，抗氧化剂2～4份，着色剂10～14份，乙醇25～35份。
3.根据权利要求1所述的一种复合纤维板，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂40份，乙丙橡胶13份，聚烯烃弹性体8份，碳纤维15份，玻璃纤维30份，岩棉纤维40份，纳米硼酸锌4份，聚磷酸铵2份，分散剂7份，抗氧化剂3份，着色剂12份，乙醇30份。
4.根据权利要求1所述的一种复合纤维板，其特征在于，所述聚丙烯树脂和乙丙橡胶的重量份比为2～5：1。
5.根据权利要求1所述的一种复合纤维板，其特征在于，所述聚烯烃弹性体的加入量为聚丙烯树脂的10%～40%。
6.根据权利要求1所述的一种复合纤维板，其特征在于，所述纳米硼酸锌的粒度为20～50nm。
7.根据权利要求1所述的一种复合纤维板，其特征在于，所述分散剂为液体石蜡、硬脂酸镁、硬脂酸锌和聚乙烯蜡中的任意一种。
8.一种复合纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的分散剂和抗氧化剂投入乙醇溶液中，并回流搅拌至分散剂和抗氧化剂溶解，得混合液A；
S2：将聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体投入到反应器中，升高温度至60～80℃，待聚丙烯树脂、乙丙橡胶和聚烯烃弹性体全部熔化后向其中加入S1步骤中的混合液A，再高速搅拌20～40min，即得混合液B；
S3：保持S2步骤的温度，向混合液B中依次加入相应重量份的碳纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、纳米硼酸锌和聚磷酸铵，高速搅拌10～30min，再加入相应重量份的着色剂，再进行超声分散30～60min，即得复合纤维板料液；
S4：将上述复合纤维板料液注入模具中，再经脱模、冷却成型、烘干即得复合纤维板。
9.根据权利要求8所述的一种复合纤维板的制备方法，其特征在于，所述冷却成型采用梯度真空冷却方法，具体操作方法是将脱模后的复合纤维板半成品从进料口送入，并依次通过第一冷却区、第二冷却区和第三冷却区，经过第三冷却区的复合纤维板再送入烘干区，其中第一冷却区的温度为45～55℃、冷却时间为5～10min，第二冷却区的温度为35～45℃、冷却时间为10～15min，第三冷却区的温度为25～35℃、冷却时间为15～20min。
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