CN108410152A - 一种阻燃防火板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃防火板材及其制备方法，涉及防火板材领域，包括以下重量份计的原料：聚碳酸酯40‑50份、聚对苯二甲酸乙二酯15‑25份、木质纤维14‑20份、海泡石5‑9份、玻璃纤维6‑10份、改性氧化石墨烯4‑8份、氢氧化镁2‑5份、纳米二氧化钛3‑6份、纳米氮化硅3‑6份、聚磷酸铵2‑4份、硼酸锌0.8‑1.5份和γ‑氨丙基三乙氧基硅烷1.5‑2.5份；本发明板材具有良好的防腐性、抗压性和抗老化性，阻燃性能高，使用安全高。

Description

一种阻燃防火板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及防火板材领域，具体涉及一种阻燃防火板材及其制备方法。
背景技术
板材是做成标准大小的扁平矩形建筑材料板，应用于建筑行业。无论是房屋建筑还是其他施工建筑，都离不开建筑板材的应用，建筑板材，具有重量轻、能源消耗小、安装快，施工效率高的特点，因此受到了建筑施工单位的偏爱，并越来越应用到施工单位中。
建筑板材的选用对于建筑工程的安全性有非常重要的作用。选取安全性高的建筑板材，可以提高建筑工程中的安全性，让人们无论在房屋建筑中居住还是在办公建筑中办公，都会感到安全可靠，即使在灾害面前，优良的建筑板材也可以保障人们的生命安全。但现有技术中建筑板材的防火等级较低，存在一定的安全隐患，安全系数有待提高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种阻燃防火板材及其制备方法，本发明板材具有良好的防腐性、抗压性和抗老化性，阻燃性能高，使用安全高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种阻燃防火板材，包括以下重量份计的原料：
聚碳酸酯40-50份、聚对苯二甲酸乙二酯15-25份、木质纤维14-20份、海泡石5-9份、玻璃纤维6-10份、改性氧化石墨烯4-8份、氢氧化镁2-5份、纳米二氧化钛3-6份、纳米氮化硅3-6份、聚磷酸铵2-4份、硼酸锌0.8-1.5份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5-2.5份；
改性氧化石墨烯的制备方法为：
(a)将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌混合均匀，得氧化石墨烯水溶液；
(b)将十八烷基胺溶于95％乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加入步骤(a)制得的氧化石墨烯溶液中搅拌混合均匀，置于超声波分散机中，升温至60-70摄氏度，分散15-20分钟后，置于油浴中，控温至100-120摄氏度，搅拌回流反应15-20小时后，冷却至室温；
(c)将步骤(b)的产物置于离心机中，以800-1000转/分钟离心30-40分钟，重复离心3-5次，减压抽滤，滤料用去离子水冲洗4次后，置于真空烘箱中干燥15-20小时，干燥温度60-70摄氏度，即得。
优选地，包括以下重量份计的原料：聚碳酸酯44-47份、聚对苯二甲酸乙二酯18-22份、木质纤维16-18份、海泡石6-8份、玻璃纤维7-9份、改性氧化石墨烯6-7份、氢氧化镁3-4份、纳米二氧化钛4-5份、纳米氮化硅4-5份、聚磷酸铵2.5-3.5份、硼酸锌1-1.2份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.9-2.1份。
优选地，所述步骤(a)中氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:500-600。
优选地，所述步骤(b)中十八烷基胺的用量相当于氧化石墨烯重量的50-60倍。
优选地，所述步骤(b)中十八烷基胺与95％乙醇溶液的质量比为1:80-100。
本发明中还公开了一种上述的阻燃防火板材的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述阻燃防火板材的原料重量份数称取各原料；
(2)将木质纤维、海泡石、玻璃纤维、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、聚磷酸铵、硼酸锌和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入高速混合机中，控温至60-80摄氏度混合5-10分钟后，加入聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯，继续混合8-15分钟，得混合料；
(3)将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料置于真空烘箱干燥后，投入模具中模压成型，即得所述阻燃防火板材。
优选地，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为210-230摄氏度，螺杆速度为90-110转/分钟。
优选地，所述步骤(3)中真空烘箱干燥条件为温度90-110摄氏度，干燥时间3-5小时。
优选地，所述步骤(3)模压压力为40-50MPa，模压温度为240-260摄氏度。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明板材具有良好的防腐性、抗压性和抗老化性，阻燃性能高，使用安全高。
(2)氧化石墨烯和十八烷基胺经过加热回流反应之后结合，燃烧后会形成一层均匀的炭质泡沫，阻止热量和氧气进入聚合物内部，切断燃烧路径，聚磷酸铵的阻燃机理与次类似，与聚磷酸铵的协同阻燃作用发挥出特殊的阻燃效果，通过协同作用在燃烧物表面形成泡孔状网络结构，从而大大的提高材料的阻燃效果。
(3)本发明原料中添加有硼酸锌，硼酸锌具有良好的阻燃性能，减少燃烧时烟雾的产生，提高板材的阻燃效果，并且可以调节橡塑产品的化学和机械性能，具有防腐和抑菌功能。
(4)本发明选用聚碳酸酯和聚对苯二甲酸二乙酯共混挤出造粒制备成，聚碳酸酯和聚对苯二甲酸二乙酯在一定比例下具有良好的相容性，两者共混制备的产品具有优良的拉伸强度和加工流动性，具有很高的抗压和抗冲击性，刚性好，耐磨、尺寸稳定和耐热性好，加工工艺优良等，具有优异的耐化学腐蚀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种阻燃防火板材，包括以下重量份计的原料：
聚碳酸酯40份、聚对苯二甲酸乙二酯15份、木质纤维14份、海泡石5份、玻璃纤维6份、改性氧化石墨烯4份、氢氧化镁2份、纳米二氧化钛3份、纳米氮化硅3份、聚磷酸铵2份、硼酸锌0.8份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份；
改性氧化石墨烯的制备方法为：
(a)将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌混合均匀，得氧化石墨烯水溶液；
(b)将十八烷基胺溶于95％乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加入步骤(a)制得的氧化石墨烯溶液中搅拌混合均匀，置于超声波分散机中，升温至60摄氏度，分散15分钟后，置于油浴中，控温至100摄氏度，搅拌回流反应15小时后，冷却至室温；
(c)将步骤(b)的产物置于离心机中，以800-1000转/分钟离心30分钟，重复离心3次，减压抽滤，滤料用去离子水冲洗4次后，置于真空烘箱中干燥15小时，干燥温度60摄氏度，即得。
步骤(a)中氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:500。
步骤(b)中十八烷基胺的用量相当于氧化石墨烯重量的50倍。
步骤(b)中十八烷基胺与95％乙醇溶液的质量比为1:80。
本实施例中还公开了一种上述的阻燃防火板材的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述阻燃防火板材的原料重量份数称取各原料；
(2)将木质纤维、海泡石、玻璃纤维、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、聚磷酸铵、硼酸锌和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入高速混合机中，控温至60摄氏度混合5分钟后，加入聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯，继续混合8分钟，得混合料；
(3)将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料置于真空烘箱干燥后，投入模具中模压成型，即得所述阻燃防火板材。
步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为210摄氏度，螺杆速度为90转/分钟。
步骤(3)中真空烘箱干燥条件为温度90摄氏度，干燥时间3小时。
步骤(3)模压压力为40MPa，模压温度为240摄氏度
实施例2
一种阻燃防火板材，包括以下重量份计的原料：
聚碳酸酯50份、聚对苯二甲酸乙二酯25份、木质纤维20份、海泡石9份、玻璃纤维10份、改性氧化石墨烯8份、氢氧化镁5份、纳米二氧化钛6份、纳米氮化硅6份、聚磷酸铵4份、硼酸锌1.5份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份；
改性氧化石墨烯的制备方法为：
(a)将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌混合均匀，得氧化石墨烯水溶液；
(b)将十八烷基胺溶于95％乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加入步骤(a)制得的氧化石墨烯溶液中搅拌混合均匀，置于超声波分散机中，升温至70摄氏度，分散20分钟后，置于油浴中，控温至120摄氏度，搅拌回流反应20小时后，冷却至室温；
(c)将步骤(b)的产物置于离心机中，以1000转/分钟离心40分钟，重复离心5次，减压抽滤，滤料用去离子水冲洗4次后，置于真空烘箱中干燥20小时，干燥温度70摄氏度，即得。
步骤(a)中氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:600。
步骤(b)中十八烷基胺的用量相当于氧化石墨烯重量的60倍。
步骤(b)中十八烷基胺与95％乙醇溶液的质量比为1:100。
本实施例中还公开了一种上述的阻燃防火板材的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述阻燃防火板材的原料重量份数称取各原料；
(2)将木质纤维、海泡石、玻璃纤维、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、聚磷酸铵、硼酸锌和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入高速混合机中，控温至80摄氏度混合10分钟后，加入聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯，继续混合15分钟，得混合料；
(3)将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料置于真空烘箱干燥后，投入模具中模压成型，即得所述阻燃防火板材。
步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为230摄氏度，螺杆速度为110转/分钟。
步骤(3)中真空烘箱干燥条件为温度110摄氏度，干燥时间5小时。
步骤(3)模压压力为50MPa，模压温度为260摄氏度。
实施例3
一种阻燃防火板材，包括以下重量份计的原料：
聚碳酸酯44份、聚对苯二甲酸乙二酯18份、木质纤维16份、海泡石6份、玻璃纤维7份、改性氧化石墨烯6份、氢氧化镁3份、纳米二氧化钛4份、纳米氮化硅4份、聚磷酸铵2.5份、硼酸锌1份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.9份；
改性氧化石墨烯的制备方法为：
(a)将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌混合均匀，得氧化石墨烯水溶液；
(b)将十八烷基胺溶于95％乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加入步骤(a)制得的氧化石墨烯溶液中搅拌混合均匀，置于超声波分散机中，升温至65摄氏度，分散18分钟后，置于油浴中，控温至110摄氏度，搅拌回流反应18小时后，冷却至室温；
(c)将步骤(b)的产物置于离心机中，以900转/分钟离心35分钟，重复离心4次，减压抽滤，滤料用去离子水冲洗4次后，置于真空烘箱中干燥16小时，干燥温度65摄氏度，即得。
步骤(a)中氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:550。
步骤(b)中十八烷基胺的用量相当于氧化石墨烯重量的56倍。
步骤(b)中十八烷基胺与95％乙醇溶液的质量比为1:90。
本实施例中还公开了一种上述的阻燃防火板材的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述阻燃防火板材的原料重量份数称取各原料；
(2)将木质纤维、海泡石、玻璃纤维、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、聚磷酸铵、硼酸锌和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入高速混合机中，控温至70摄氏度混合6分钟后，加入聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯，继续混合12分钟，得混合料；
(3)将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料置于真空烘箱干燥后，投入模具中模压成型，即得所述阻燃防火板材。
步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为220摄氏度，螺杆速度为100转/分钟。
步骤(3)中真空烘箱干燥条件为温度100摄氏度，干燥时间4小时。
步骤(3)模压压力为45MPa，模压温度为250摄氏度。
实施例4
一种阻燃防火板材，包括以下重量份计的原料：
聚碳酸酯47份、聚对苯二甲酸乙二酯22份、木质纤维18份、海泡石8份、玻璃纤维9份、改性氧化石墨烯7份、氢氧化镁4份、纳米二氧化钛5份、纳米氮化硅5份、聚磷酸铵3.5份、硼酸锌1.2份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.1份；
改性氧化石墨烯的制备方法为：
(a)将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌混合均匀，得氧化石墨烯水溶液；
(b)将十八烷基胺溶于95％乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加入步骤(a)制得的氧化石墨烯溶液中搅拌混合均匀，置于超声波分散机中，升温至68摄氏度，分散18分钟后，置于油浴中，控温至115摄氏度，搅拌回流反应17小时后，冷却至室温；
(c)将步骤(b)的产物置于离心机中，以950转/分钟离心36分钟，重复离心5次，减压抽滤，滤料用去离子水冲洗4次后，置于真空烘箱中干燥18小时，干燥温度67摄氏度，即得。
步骤(a)中氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:570。
步骤(b)中十八烷基胺的用量相当于氧化石墨烯重量的58倍。
步骤(b)中十八烷基胺与95％乙醇溶液的质量比为1:95。
本实施例中还公开了一种上述的阻燃防火板材的制备方法，具体地，包括以下步骤：
(1)按照上述阻燃防火板材的原料重量份数称取各原料；
(2)将木质纤维、海泡石、玻璃纤维、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、聚磷酸铵、硼酸锌和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入高速混合机中，控温至68摄氏度混合8分钟后，加入聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯，继续混合14分钟，得混合料；
(3)将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料置于真空烘箱干燥后，投入模具中模压成型，即得所述阻燃防火板材。
步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为225摄氏度，螺杆速度为108转/分钟。
步骤(3)中真空烘箱干燥条件为温度105摄氏度，干燥时间5小时。
步骤(3)模压压力为46MPa，模压温度为255摄氏度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阻燃防火板材，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：聚碳酸酯40-50份、聚对苯二甲酸乙二酯15-25份、木质纤维14-20份、海泡石5-9份、玻璃纤维6-10份、改性氧化石墨烯4-8份、氢氧化镁2-5份、纳米二氧化钛3-6份、纳米氮化硅3-6份、聚磷酸铵2-4份、硼酸锌0.8-1.5份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5-2.5份；
改性氧化石墨烯的制备方法为：(a)将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌混合均匀，得氧化石墨烯水溶液；(b)将十八烷基胺溶于95％乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加入步骤(a)制得的氧化石墨烯溶液中搅拌混合均匀，置于超声波分散机中，升温至60-70摄氏度，分散15-20分钟后，置于油浴中，控温至100-120摄氏度，搅拌回流反应15-20小时后，冷却至室温；(c)将步骤(b)的产物置于离心机中，以800-1000转/分钟离心30-40分钟，重复离心3-5次，减压抽滤，滤料用去离子水冲洗4次后，置于真空烘箱中干燥15-20小时，干燥温度60-70摄氏度，即得。
2.根据权利要求1所述的阻燃防火板材，其特征在于，包括以下重量份计的原料：聚碳酸酯44-47份、聚对苯二甲酸乙二酯18-22份、木质纤维16-18份、海泡石6-8份、玻璃纤维7-9份、改性氧化石墨烯6-7份、氢氧化镁3-4份、纳米二氧化钛4-5份、纳米氮化硅4-5份、聚磷酸铵2.5-3.5份、硼酸锌1-1.2份和γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.9-2.1份。
3.根据权利要求1所述的阻燃防火板材，其特征在于，所述步骤(a)中氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:500-600。
4.根据权利要求1所述的阻燃防火板材，其特征在于，所述步骤(b)中十八烷基胺的用量相当于氧化石墨烯重量的50-60倍。
5.根据权利要求1所述的阻燃防火板材，其特征在于，所述步骤(b)中十八烷基胺与95％乙醇溶液的质量比为1:80-100。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的阻燃防火板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照上述阻燃防火板材的原料重量份数称取各原料；
(2)将木质纤维、海泡石、玻璃纤维、改性氧化石墨烯、氢氧化镁、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、聚磷酸铵、硼酸锌和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入高速混合机中，控温至60-80摄氏度混合5-10分钟后，加入聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯，继续混合8-15分钟，得混合料；
(3)将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，粒料置于真空烘箱干燥后，投入模具中模压成型，即得所述阻燃防火板材。
7.根据权利6所述的阻燃防火板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为210-230摄氏度，螺杆速度为90-110转/分钟。
8.根据权利6所述的阻燃防火板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中真空烘箱干燥条件为温度90-110摄氏度，干燥时间3-5小时。
9.根据根据权利6所述的阻燃防火板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)模压压力为40-50MPa，模压温度为240-260摄氏度。
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