CN107245905A - 一种阻燃性瓦楞纸材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纸制品加工技术领域，提供了一种阻燃性瓦楞纸材料及其制备方法，所述阻燃性瓦楞纸材料由上、下表面均匀涂覆复合材料膏的瓦楞纸板经养护后干燥制成；所述复合材料膏由以下重量百分比的原料混合均匀制成：改性胶33％‑36％、阻燃剂52％‑57％、粘合剂5‑9％、水7％‑15％，所述瓦楞纸板由一面纸和一波浪状瓦楞芯构成。本发明制备的阻燃性瓦楞纸材料的离火止熄时间小于2s，烧失量小于3％，可用作包装用瓦楞纸板的面纸和芯纸，以改善物流包装箱的防火和阻燃性能。

Description

一种阻燃性瓦楞纸材料及其制备方法

技术领域

本发明属于纸制品加工技术领域，具体地，一种阻燃性瓦楞纸材料及其制备方法。

背景技术

瓦楞纸是由挂面纸和通过瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞纸粘合而成的板状物，一般分为单瓦楞纸板和双瓦楞纸板两类，按照瓦楞的尺寸分为：A、B、C、E、F五种类型。瓦楞纸的发明和应用有一百多年历史史，具有成本低、质量轻、加工易、强度大、印刷适应性样优良、储存搬运方便等优点，80%以上的瓦楞纸均可通过回收再生，瓦楞纸可用作食品或者数码产品的包装，相对环保，使用较为广泛。

瓦楞纸板是目前制作物流包装箱的主要材料之一。但目前的瓦楞纸板由纸质材料制成，属于易燃品，在物流仓储等环节中存在火灾隐患。采用阻燃型包装纸板材料是降低火灾风险的主要措施之一。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是一方面提供一种阻燃性瓦楞纸材料及制备方法，该阻燃性瓦楞纸材料的离火止熄时间小于2s，烧失量小于2.5％，可用作包装用瓦楞纸板的面纸和芯纸，以改善物流包装箱的防火和阻燃性能。

根据本发明一方面提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，所述阻燃性瓦楞纸材料由上、下表面均匀涂覆复合材料膏的瓦楞纸板经养护后干燥制成；所述复合材料膏由以下重量百分比的原料混合均匀制成：改性胶33％-36％、阻燃剂52％-57％、粘合剂5％-9％、水7％-15％，所述瓦楞纸板由一面纸和一波浪状瓦楞芯构成，所述改性胶包括如下重量百分比的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液43％-56％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液23％-36％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺13％-16％、硫磺2％-9％、四溴邻二甲酸酐3％-6％、萘磺酸盐甲醛缩合物2％-5％。

优选地，所述改性胶的制备方法具体为：按重量百分比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液43％-56％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液23％-36％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺13％-16％、硫磺、四溴邻二甲酸酐3％-6％、萘磺酸盐甲醛缩合物2％-5％，在反应釜中在70℃-80℃温度条件下保持0.5h-1h，加入水份3％-6％，在胶体磨中循环研磨1-3h制备而成。

优选地，所述在胶体磨中循环研磨时加入如下重量百分比的原料：缩合磷酸胍1％-3％、硼酸锌2％-5％、聚磷酸铵2％-7％、膨润土1％-2％。

优选地，所述阻燃剂制备方法具体为：

步骤一、将环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和催化剂混合，得到混合物；

步骤二、在搅拌的条件下，于60℃-70℃将步骤一的混合物以雾化形式加入聚磷酸铵，并进行固化反应；

步骤三、将步骤二所得预产物继续在82℃-84℃混合并保温2h-4h，得到环氧树脂包覆聚磷酸铵阻燃剂。

优选地，所述环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、催化剂、聚磷酸铵的质量比为：6：4：3：4：1。

优选地，所述活性稀释剂为十二烷基缩水甘油醚、环氧丙烷甲基醚、环氧丙烷乙基醚、烯丙基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二 醇二缩水甘油醚、二缩水甘油基苯胺、多缩水甘油醚中的一种或几种混合物。

优选地，所述粘结剂为糊精、聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的一种或几种混合物。

根据本发明的另一方面，提供一种阻燃性瓦楞纸材料制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将瓦楞纸板在260℃-280℃条件下热处理2h-4h；

步骤二、将复合材料膏均匀涂覆于热处理后的瓦楞纸板的上、下表面，上、 下表面的涂覆厚度均为0.4mm-0.5mm；

步骤三、将经涂覆后的瓦楞纸板在室温下养护1天-3天，在60℃-90℃温度干燥后得到阻燃性瓦楞纸材料。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，烧失量小于2.5％，采用垂直燃烧法测得其离火止熄时间小于2s，具有较好的阻燃性和柔韧性；

（2）本发明的复合材料膏中加入阻燃剂，将环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和催化剂混合，得到混合物，将混合物以雾化形式加入聚磷酸铵，并进行固化反应，用活性稀释剂替代挥发性溶剂，实现了无溶剂制备工艺，避免了现有的挥发性溶剂带来的安全问题，该得到的阻燃剂稳定性好，水溶解性较低；

（3）本发明提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，可用作物流包装，可改善物流包装箱的防火和阻燃性能；

（4）本发明提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，其制备材料价格低廉，制备方法简 单易懂，宜广泛推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，所述阻燃性瓦楞纸材料由上、下表面均匀涂覆复合材料膏的瓦楞纸板经养护后干燥制成；所述复合材料膏由以下重量百分比的原料混合均匀制成：改性胶36％、阻燃剂52％、粘合剂9％、水7％，所述瓦楞纸板由一面纸和一波浪状瓦楞芯构成，所述改性胶包括如下重量百分比的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液56％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液23％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺16％、硫磺2％、四溴邻二甲酸酐6％、萘磺酸盐甲醛缩合物2％。

N，N'-间苯撑双马来酰亚胺作为硫化剂，是一种多功能橡胶助剂，在橡胶加工过程中即可作硫化剂，也可用作过氧化物体系的助硫化剂，还可作为防焦剂和增粘剂。其与硫磺配合使用，能防止硫化返原，改善耐热性，降低生热，耐老化，提高橡胶与帘子线粘合力和硫化胶模量。有助于提高改性胶的耐热性，降低生热，耐老化。

在本发明中，所述改性胶的制备方法采用如下的方法，具体为：按重量百分比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液56％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液23％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺16％、硫磺、四溴邻二甲酸酐3％、萘磺酸盐甲醛缩合物5％，在反应釜中在70℃温度条件下保持1h，加入水3％，在胶体磨中循环研磨h制备而成。

此外，作为优选方案，所述在胶体磨中循环研磨时加入如下重量百分比的原料：缩合磷酸胍3％、硼酸锌2％、聚磷酸铵7％、膨润土1％。其中，硼酸锌主要用作无机类添加剂、无毒阻燃剂；聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂，再与缩合磷酸胍、膨润土复配可显著提高阻燃剂的阻燃性能。

本发明中，所述阻燃剂制备方法具体为：

步骤一、将环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和催化剂混合，得到混合物，作为优选方案，所述环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、催化剂、聚磷酸铵的质量比为：6：4：3：4：1，作为优选方案，所述活性稀释剂为十二烷基缩水甘油醚、环氧丙烷甲基醚、环氧丙烷乙基醚、烯丙基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚的混合物；

步骤二、在搅拌的条件下，于70℃将步骤一的混合物以雾化形式加入聚磷酸铵，并进行固化反应；

步骤三、将步骤二所得预产物继续在82℃混合并保温2h-4h，得到环氧树脂包覆聚磷酸铵阻燃剂。

作为优选方案，所述粘结剂为糊精、聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的混合物。上述粘结剂为水性粘结剂，具有很高的粘合强度，优良的耐水、耐候性能。

根据本发明的另一方面，提供一种阻燃性瓦楞纸材料制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将瓦楞纸板在280℃条件下热处理2hh；

步骤二、将复合材料膏均匀涂覆于热处理后的瓦楞纸板的上、下表面，上、 下表面的涂覆厚度均为0.5mm；

步骤三、将经涂覆后的瓦楞纸板在室温下养护1天，在90℃温度干燥后得到阻燃性瓦楞纸材料。

实施例2

本实施例提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，所述阻燃性瓦楞纸材料由上、下表面均匀涂覆复合材料膏的瓦楞纸板经养护后干燥制成；所述复合材料膏由以下重量百分比的原料混合均匀制成：改性胶33％、阻燃剂57％、粘合剂5％、水15％，所述瓦楞纸板由一面纸和一波浪状瓦楞芯构成，所述改性胶包括如下重量百分比的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液43％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液36％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺13％、硫磺9％、四溴邻二甲酸酐3％、萘磺酸盐甲醛缩合物5％。

N，N'-间苯撑双马来酰亚胺作为硫化剂，是一种多功能橡胶助剂，在橡胶加工过程中即可作硫化剂，也可用作过氧化物体系的助硫化剂，还可作为防焦剂和增粘剂。其与硫磺配合使用，能防止硫化返原，改善耐热性，降低生热，耐老化，提高橡胶与帘子线粘合力和硫化胶模量。有助于提高改性胶的耐热性，降低生热，耐老化。

在本发明中，所述改性胶的制备方法采用如下的方法，具体为：按重量百分比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液43％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液36％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺13％、硫磺、四溴邻二甲酸酐6％、萘磺酸盐甲醛缩合物2％，在反应釜中在70-80℃温度条件下保持0.5，加入水6％，在胶体磨中循环研磨1制备而成。

此外，作为优选方案，所述在胶体磨中循环研磨时加入如下重量百分比的原料：缩合磷酸胍1％、硼酸锌5％、聚磷酸铵2％、膨润土2％。其中，硼酸锌主要用作无机类添加剂、无毒阻燃剂；聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂，再与缩合磷酸胍、膨润土复配可显著提高阻燃剂的阻燃性能。

本发明中，所述阻燃剂制备方法具体为：

步骤一、将环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和催化剂混合，得到混合物，作为优选方案，所述环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、催化剂、聚磷酸铵的质量比为：6：4：3：4：1，作为优选方案，所述活性稀释剂为甲酚缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、二缩水甘油基苯胺、多缩水甘油醚的混合物；

步骤二、在搅拌的条件下，于60℃将步骤一的混合物以雾化形式加入聚磷酸铵，并进行固化反应；

步骤三、将步骤二所得预产物继续在84℃混合并保温2h，得到环氧树脂包覆聚磷酸铵阻燃剂。

作为优选方案，所述粘结剂为糊精、聚乙烯醇的混合物。上述粘结剂为水性粘结剂，具有很高的粘合强度，优良的耐水、耐候性能。

根据本发明的另一方面，提供一种阻燃性瓦楞纸材料制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将瓦楞纸板在280℃条件下热处理2h；

步骤二、将复合材料膏均匀涂覆于热处理后的瓦楞纸板的上、下表面，上、 下表面的涂覆厚度均为0.4mm；

步骤三、将经涂覆后的瓦楞纸板在室温下养护3天，在60℃温度干燥后得到阻燃性瓦楞纸材料。

实施例3

本实施例提供的一种阻燃性瓦楞纸材料，所述阻燃性瓦楞纸材料由上、下表面均匀涂覆复合材料膏的瓦楞纸板经养护后干燥制成；所述复合材料膏由以下重量百分比的原料混合均匀制成：改性胶35％、阻燃剂55％、粘合剂6％、水8％，所述瓦楞纸板由一面纸和一波浪状瓦楞芯构成，所述改性胶包括如下重量百分比的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液47％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液33％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺14％、硫磺5％、四溴邻二甲酸酐4％、萘磺酸盐甲醛缩合物4％。

N，N'-间苯撑双马来酰亚胺作为硫化剂，是一种多功能橡胶助剂，在橡胶加工过程中即可作硫化剂，也可用作过氧化物体系的助硫化剂，还可作为防焦剂和增粘剂。其与硫磺配合使用，能防止硫化返原，改善耐热性，降低生热，耐老化，提高橡胶与帘子线粘合力和硫化胶模量。有助于提高改性胶的耐热性，降低生热，耐老化。

在本发明中，所述改性胶的制备方法采用如下的方法，具体为：按重量百分比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液45％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液28％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺14％、硫磺、四溴邻二甲酸酐4％、萘磺酸盐甲醛缩合物3％，在反应釜中在75℃温度条件下保持0.8h，加入水4％，在胶体磨中循环研磨2h制备而成。

此外，作为优选方案，所述在胶体磨中循环研磨时加入如下重量百分比的原料：缩合磷酸胍2％、硼酸锌3％、聚磷酸铵4％、膨润土1％。其中，硼酸锌主要用作无机类添加剂、无毒阻燃剂；聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂，再与缩合磷酸胍、膨润土复配可显著提高阻燃剂的阻燃性能。

本发明中，所述阻燃剂制备方法具体为：

步骤一、将环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和催化剂混合，得到混合物，作为优选方案，所述环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、催化剂、聚磷酸铵的质量比为：6：4：3：4：1，作为优选方案，所述活性稀释剂为十二烷基缩水甘油醚；

步骤二、在搅拌的条件下，于65℃将步骤一的混合物以雾化形式加入聚磷酸铵，并进行固化反应；

步骤三、将步骤二所得预产物继续在84℃混合并保温3h，得到环氧树脂包覆聚磷酸铵阻燃剂。

作为优选方案，所述粘结剂为糊精、聚乙烯醇的混合物。上述粘结剂为水性粘结剂，具有很高的粘合强度，优良的耐水、耐候性能。

根据本发明的另一方面，提供一种阻燃性瓦楞纸材料制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将瓦楞纸板在270℃条件下热处理3h；

步骤二、将复合材料膏均匀涂覆于热处理后的瓦楞纸板的上、下表面，上、 下表面的涂覆厚度均为0.5mm；

步骤三、将经涂覆后的瓦楞纸板在室温下养护2天，在70℃温度干燥后得到阻燃性瓦楞纸材料。

实施例4

性能测试：

按照实施例1-3所述的原料及配比，制备阻燃性瓦楞纸材料，同时选取市售的普通瓦楞纸材料，标记为实验1组、实验2组、实验3组、对照组，采用垂直燃烧法测上述瓦楞纸的性能，测试结果见表1。

表1 性能测试情况一览表

组别	烧失量（%）	离火止熄时间（s）
			实验1组	2.3	1
实验2组	2.1	1.5
			实验3组	2.2	1.1
对照组	3.2	2.3

由此可见，本发明提供的阻燃性瓦楞纸材料，比一般瓦楞纸材料的性能好。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述阻燃性瓦楞纸材料由上、下表面均匀涂覆复合材料膏的瓦楞纸板经养护后干燥制成；所述复合材料膏由以下重量百分比的原料混合均匀制成：改性胶33％-36％、阻燃剂52％-57％、粘合剂5-9％、水7％-15％，所述瓦楞纸板由一面纸和一波浪状瓦楞芯构成，所述改性胶包括如下重量百分比的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液43％-56％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液23％-36％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺13％-16％、硫磺2％-9％、四溴邻二甲酸酐3％-6％、萘磺酸盐甲醛缩合物2％-5％。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述改性胶的制备方法具体为：按重量百分比称取乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液43％-56％、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液23％-36％、N，N'-间苯撑双马来酰亚胺13％-16％、硫磺、四溴邻二甲酸酐3％-6％、萘磺酸盐甲醛缩合物2％-5％，在反应釜中在70℃-80℃温度条件下保持0.5h-1h，加入水份3％-6％，在胶体磨中循环研磨1h-3h制备而成。

3.根据权利要求2所述的一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述在胶体磨中循环研磨时加入如下重量百分比的原料：缩合磷酸胍1％-3％、硼酸锌2％-5％、聚磷酸铵2％-7％、膨润土1％-2％。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述阻燃剂制备方法具体为：

步骤一、将环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和催化剂混合，得到混合物；

步骤二、在搅拌的条件下，于60℃-70℃将步骤一的混合物以雾化形式加入聚磷酸铵，并进行固化反应；

步骤三、将步骤二所得预产物继续在82℃-84℃混合并保温2h-4h，得到环氧树脂包覆聚磷酸铵阻燃剂。

5.根据权利要求4所述的一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、催化剂、聚磷酸铵的质量比为：6：4：3：4：1。

6.根据权利要求4所述的一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述活性稀释剂为十二烷基缩水甘油醚、环氧丙烷甲基醚、环氧丙烷乙基 醚、烯丙基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二 醇二缩水甘油醚、二缩水甘油基苯胺、多缩水甘油醚中的一种或几种混合物。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃性瓦楞纸材料，其特征在于：所述粘结剂为糊精、聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的一种或几种混合物。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种阻燃性瓦楞纸材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将瓦楞纸板在260℃-280℃条件下热处理2h-4h；

步骤二、将复合材料膏均匀涂覆于热处理后的瓦楞纸板的上、下表面，上、 下表面的涂覆厚度均为0.4mm-0.5mm；

步骤三、将经涂覆后的瓦楞纸板在室温下养护1天-3天，在60℃-90℃温度干燥后得到阻燃性瓦楞纸材料。