CN107603256A

CN107603256A - 一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料

Info

Publication number: CN107603256A
Application number: CN201710874839.1A
Authority: CN
Inventors: 张雯静
Original assignee: Anhui Huaqi Automobile Decoration Co Ltd
Current assignee: Anhui Huaqi Automobile Decoration Co Ltd
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明涉及植物纤维材料研究技术领域，公开了一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，按照重量份计由以下成分制成：混合植物组分200‑240份、水玻璃50‑60份、硫酸铝15‑20份、蒙脱土10‑12份、双十八烷基二甲基氯化铵3.0‑3.5份、胶黏剂2‑3份、表面活性剂1‑2份、足量的清水，利用植物纤维自身的空隙，使用凝胶材料对其进行填充，并做进一步改性，提高材料的阻燃和保温性能，不仅阻燃保温效果好，还能够改善纤维间的内结合性，增大纤维网络强度，植物纤维膨化材料的整体力学性能，降低植物纤维材料制备过程中胶黏剂的使用量。

Description

一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料

技术领域

本发明属于植物纤维材料研究技术领域，具体涉及一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料。

背景技术

随着经济的发展，资源不断消耗，资源危机问题也不断显现出来。面对这既现实又不可逃避的问题，寻找一种环保可循环的资源来替代不可再生的资源成为了一个必然的趋势。植物纤维作为一种天然高分子材料，具有可循环、可再生和无污染的特性，正好可以缓解当今资源供需紧缺的矛盾。人类对纤维素资源的开发和利用有悠久的历史，历史上最早的复合材料就是以天然植物纤维作增强体制成的，如用稻草增强泥土制成的砖坯。为了解决林业资源匾乏的问题，我国早就制定了合理利用地球有限天然资源，保护森林，减少原始木材用量的政策，多年来人们一直在寻找爱护自然资源的同时，又利于提高社会生活质量的途径，绿色生产和绿色消费已成为我国国民经济各行业可持续发展的重大战略方针。

现有的植物纤维材料在很多领域有了初步的应用，但其由于力学性能薄弱和自身结构存在的缺陷，在阻燃以及保温性上并不能达到让人们满意的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，利用植物纤维自身的空隙，使用凝胶材料对其进行填充，并做进一步改性，提高材料的阻燃和保温性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，按照重量份计由以下成分制成：混合植物组分200-240份、水玻璃50-60份、硫酸铝15-20份、蒙脱土10-12份、双十八烷基二甲基氯化铵3.0-3.5份、胶黏剂2-3份、表面活性剂1-2份、足量的清水；制备方法包括以下步骤：

（1）将混合植物组分经过清洗除杂后烘干至含水量为4-6%，研磨成粉，过60-80目筛，将其浸入清水中，料液比为1:30-35，浸泡1.5-2.5小时后，倒入槽式打浆机进行磨浆，盘磨间隙为10-20微米，磨浆次数为2-3次，得到的纤维浆液进行浓缩，至浓度为35-40%；

（2）在30-35℃下，将水玻璃与水按照1:1.0-1.5的比例混合吸水发泡，4-6小时后放入打浆机中，在1000-1100转/分钟的恒定搅拌速度下搅拌形成溶胶，在搅拌下加入由硫酸铝与水按照1:2-3的比例配制成硫酸铝水溶液，控制滴加速度为80-100滴/分钟，滴加完后继续搅拌，直至溶胶失去流动性形成一种柔软的半固体状凝胶；

（3）将各化学成分添加到步骤（1）中制备得到的纤维浆液中，添加顺序为:胶黏剂、半固体状凝胶、表面活性剂，搅拌混匀后静置40-60分钟，将蒙脱土使用清水配制成质量浓度为10-15%的溶液，在400-500转/分钟，70-80℃加热下加入双十八烷基二甲基氯化铵，反应2-3小时，得到有机改性蒙脱土，加入到静置混合体系中，进一步旋转脱水20-30分钟，然后送入干燥箱干燥，干燥温度为90-100℃，相对湿度为40-50%，干燥至体重不再变化即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述混合植物组分按照质量百分比计含有：稻壳粉占40-50%、甘蔗渣占20-25%、硬杂木占15-20%、剩余为竹粉。

作为对上述方案的进一步描述，所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂100-110份、环氧树脂50-55份、铝粉70-80份、三乙醇胺10-15份、8-羟基喹啉酮4-5份。

作为对上述方案的进一步描述，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了提高现有植物纤维的阻燃保温性能，本发明提供了一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，利用植物纤维自身的空隙，使用凝胶材料对其进行填充，并做进一步改性，提高材料的阻燃和保温性能，不仅阻燃保温效果好，还能够改善纤维间的内结合性，增大纤维网络强度，植物纤维膨化材料的整体力学性能，降低植物纤维材料制备过程中胶黏剂的使用量，受环境温度变化影响小，尺寸稳定性好，比木材硬度高，耐磨，不易着火，防火性能好，不龟裂，且制备原料易得低廉，使用后还可回收利用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，按照重量份计由以下成分制成：混合植物组分200份、水玻璃50份、硫酸铝15份、蒙脱土10份、双十八烷基二甲基氯化铵3.0份、胶黏剂2份、表面活性剂1份、足量的清水；制备方法包括以下步骤：

（1）将混合植物组分经过清洗除杂后烘干至含水量为4%，研磨成粉，过60目筛，将其浸入清水中，料液比为1:30，浸泡1.5小时后，倒入槽式打浆机进行磨浆，盘磨间隙为10微米，磨浆次数为2次，得到的纤维浆液进行浓缩，至浓度为35%；

（2）在30℃下，将水玻璃与水按照1:1.0的比例混合吸水发泡，4小时后放入打浆机中，在1000转/分钟的恒定搅拌速度下搅拌形成溶胶，在搅拌下加入由硫酸铝与水按照1:2的比例配制成硫酸铝水溶液，控制滴加速度为80滴/分钟，滴加完后继续搅拌，直至溶胶失去流动性形成一种柔软的半固体状凝胶；

（3）将各化学成分添加到步骤（1）中制备得到的纤维浆液中，添加顺序为:胶黏剂、半固体状凝胶、表面活性剂，搅拌混匀后静置40分钟，将蒙脱土使用清水配制成质量浓度为10%的溶液，在400转/分钟，70℃加热下加入双十八烷基二甲基氯化铵，反应2小时，得到有机改性蒙脱土，加入到静置混合体系中，进一步旋转脱水20分钟，然后送入干燥箱干燥，干燥温度为90℃，相对湿度为40%，干燥至体重不再变化即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述混合植物组分按照质量百分比计含有：稻壳粉占40%、甘蔗渣占20%、硬杂木占15%、剩余为竹粉。

作为对上述方案的进一步描述，所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂100份、环氧树脂50份、铝粉70份、三乙醇胺10份、8-羟基喹啉酮4份。

实施例2

一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，按照重量份计由以下成分制成：混合植物组分220份、水玻璃55份、硫酸铝18份、蒙脱土11份、双十八烷基二甲基氯化铵3.2份、胶黏剂2.5份、表面活性剂1.5份、足量的清水；制备方法包括以下步骤：

（1）将混合植物组分经过清洗除杂后烘干至含水量为5%，研磨成粉，过70目筛，将其浸入清水中，料液比为1:33，浸泡2.0小时后，倒入槽式打浆机进行磨浆，盘磨间隙为15微米，磨浆次数为2次，得到的纤维浆液进行浓缩，至浓度为38%；

（2）在33℃下，将水玻璃与水按照1:1.2的比例混合吸水发泡，5小时后放入打浆机中，在1050转/分钟的恒定搅拌速度下搅拌形成溶胶，在搅拌下加入由硫酸铝与水按照1:2.5的比例配制成硫酸铝水溶液，控制滴加速度为90滴/分钟，滴加完后继续搅拌，直至溶胶失去流动性形成一种柔软的半固体状凝胶；

（3）将各化学成分添加到步骤（1）中制备得到的纤维浆液中，添加顺序为:胶黏剂、半固体状凝胶、表面活性剂，搅拌混匀后静置50分钟，将蒙脱土使用清水配制成质量浓度为12%的溶液，在450转/分钟，75℃加热下加入双十八烷基二甲基氯化铵，反应2.5小时，得到有机改性蒙脱土，加入到静置混合体系中，进一步旋转脱水25分钟，然后送入干燥箱干燥，干燥温度为95℃，相对湿度为45%，干燥至体重不再变化即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述混合植物组分按照质量百分比计含有：稻壳粉占45%、甘蔗渣占22%、硬杂木占18%、剩余为竹粉。

作为对上述方案的进一步描述，所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂105份、环氧树脂52份、铝粉75份、三乙醇胺12份、8-羟基喹啉酮4.5份。

实施例3

一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，按照重量份计由以下成分制成：混合植物组分240份、水玻璃60份、硫酸铝20份、蒙脱土12份、双十八烷基二甲基氯化铵3.5份、胶黏剂3份、表面活性剂2份、足量的清水；制备方法包括以下步骤：

（1）将混合植物组分经过清洗除杂后烘干至含水量为4-6%，研磨成粉，过80目筛，将其浸入清水中，料液比为1:35，浸泡2.5小时后，倒入槽式打浆机进行磨浆，盘磨间隙为20微米，磨浆次数为3次，得到的纤维浆液进行浓缩，至浓度为40%；

（2）在35℃下，将水玻璃与水按照1:1.5的比例混合吸水发泡，6小时后放入打浆机中，在1100转/分钟的恒定搅拌速度下搅拌形成溶胶，在搅拌下加入由硫酸铝与水按照1:3的比例配制成硫酸铝水溶液，控制滴加速度为100滴/分钟，滴加完后继续搅拌，直至溶胶失去流动性形成一种柔软的半固体状凝胶；

（3）将各化学成分添加到步骤（1）中制备得到的纤维浆液中，添加顺序为:胶黏剂、半固体状凝胶、表面活性剂，搅拌混匀后静置60分钟，将蒙脱土使用清水配制成质量浓度为15%的溶液，在500转/分钟，80℃加热下加入双十八烷基二甲基氯化铵，反应3小时，得到有机改性蒙脱土，加入到静置混合体系中，进一步旋转脱水30分钟，然后送入干燥箱干燥，干燥温度为100℃，相对湿度为50%，干燥至体重不再变化即可。

作为对上述方案的进一步描述，所述混合植物组分按照质量百分比计含有：稻壳粉占50%、甘蔗渣占25%、硬杂木占20%、剩余为竹粉。

作为对上述方案的进一步描述，所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂110份、环氧树脂55份、铝粉80份、三乙醇胺15份、8-羟基喹啉酮5份。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，省略水玻璃凝胶的制备添加步骤，其余保持一致。

对比例2

与实施例2的区别仅在于，省略使用有机蒙脱土改性的步骤，其余保持一致。

对比例3

与实施例3的区别仅在于，对水玻璃和蒙脱土不作处理，直接添加水玻璃和蒙脱土，其余保持一致。

对比实验

分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法制备植物纤维环保材料，同时以现有的环保植物纤维复合材料作为对照，对各组制备得到的材料性能进行比较，结果如下表所示：

由此可见：本发明制备的具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料利用植物纤维自身的空隙，使用凝胶材料对其进行填充，并做进一步改性，提高材料的阻燃和保温性能，不仅阻燃保温效果好，还能够改善纤维间的内结合性，增大纤维网络强度，植物纤维膨化材料的整体力学性能，降低植物纤维材料制备过程中胶黏剂的使用量。

Claims

1.一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，其特征在于，按照重量份计由以下成分制成：混合植物组分200-240份、水玻璃50-60份、硫酸铝15-20份、蒙脱土10-12份、双十八烷基二甲基氯化铵3.0-3.5份、胶黏剂2-3份、表面活性剂1-2份、足量的清水；制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，其特征在于，所述混合植物组分按照质量百分比计含有：稻壳粉占40-50%、甘蔗渣占20-25%、硬杂木占15-20%、剩余为竹粉。

3.如权利要求1所述一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，其特征在于，所述胶黏剂按照重量份计由以下成分制成：酚醛树脂100-110份、环氧树脂50-55份、铝粉70-80份、三乙醇胺10-15份、8-羟基喹啉酮4-5份。

4.如权利要求1所述一种具有阻燃保温性能的植物纤维环保材料，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂。