CN108582397A - 一种防水阻燃麦秸板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水阻燃麦秸板的制备方法，属于建筑板材制备技术领域。本发明首先利用三聚氰胺改性聚磷酸铵制得硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，再注入豆粕、花生粕和血粉得到胶黏剂，将麦秸粉混入胶黏剂搅拌，放入锁模冷压，干燥、切割磨砂制得成品板材，本发明分别利用三聚氰胺和硅烷偶联剂对聚磷酸铵进行改性，产生化学性质稳定的硅氧化合物，同时微胶囊化结构起到隔绝效果，从而提高了聚磷酸铵的热稳定性，利用三聚氰胺对聚磷酸铵进行改性，可以使比表面积和表面能增大，达到阻燃作用，同时生成聚磷酸或聚偏磷酸，进一步提高阻燃性能，利用十二烷基硫酸钠对蛋白质进行表面活性改性，从而提高生成胶黏剂的交联密度，具有广阔的应用前景。

Description

一种防水阻燃麦秸板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水阻燃麦秸板的制备方法，属于建筑板材制备技术领域。
背景技术
目前由于各国对环境及森林资源的保护，逐步限制采用木材加工人造板，但社会对人造板的需求却在不断加大，因此，人们越来越关注木材的替代品问题。我国是粮食生产大国，也是秸秆生产大国，每年都会产生大量的麦秸秆，约占全世界秸秆总量的20%～30%，其中，水稻、小麦、大豆、玉米、薯类等粮食作物秸秆约5.8亿吨，占秸秆总量的89%；花生、油菜籽、芝麻、向日葵等油料作物秸秆占总量的8%，棉花、甘蔗秸秆占总量的3%。麦秸秆属于可再生资源，在一些经济地区还会被人们烧掉，即造成一种污染，又造成浪费资源，增加其经济附加值成为目前急需解决的问题。因此发展以麦秸秆为原料制造建筑和家具板材是解决这个矛盾的有效途径之一。
麦秸板是利用农业生产剩余物-麦秸制成的一种性能优良的人造复合板材。它是一种像中密度板一样匀质的板材，而且具有非常光滑的表面。它无甲醛释放，因而不污染环境。它不依靠日益短缺的木材原料，而使用每年都可更新的廉价且取之不竭的麦秸为原料，固而能满足建筑和家具工业对它日益增长的需求。随着麦秸板料的推广使用，市场对其性能要求也日益提高。
现有的麦秸板材生产工艺包括：秸秆粉碎（水磨成浆或加木屑增加内结合强度）、烘干秸秆碎料含水率（6%～10%）、除杂除灰尘、均匀拌胶、铺装、预压、热压成型、定尺裁边、养生、修边及表面处理、产品。
然而，麦秸碎料板因存在表面粗糙、易变形、易吸潮等缺陷，常常在实际应用过程中需要对其进行贴面处理。目前，在以秸秆为工业原料生产代木产品技术领域，由于生产中广泛采用异氰酸酯作为胶粘剂，虽然解决了酚醛树脂和脲醛树脂粘合不良的缺点，但异氰酸醋也能与金属粘合，致使在生产中发生了严重的粘板现象，且在遇到高温或者火灾时会产生剧毒物质，危及生命安全。另外，作为非金属材料，其防火、耐热能力是一个致命的缺点。
因此，研制出一种能够解决上述性能问题的麦秸板非常有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前麦秸板防火、耐热性能差、易吸潮的缺陷，提供了一种防水阻燃麦秸板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将三聚氰胺与甲醛溶液放入烧杯中混合，将烧杯放入水浴锅中反应得到预聚体，再往烧杯中投入预聚体质量30～40%的聚磷酸铵粉末，继续在80～85℃的水浴锅中反应2～4h，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼放入烘干机中干燥得到改性聚磷酸铵；
（2）按重量份数计，称取10～15份上述改性聚磷酸铵、20～25份无水乙醇、10～15份蒸馏水放入烧杯中混合搅拌，向烧杯中滴入氨水调节pH值至10.0～10.4，得到阻燃液，再向烧杯中加入阻燃液质量10～15%的乙烯基三乙氧基硅烷，将烧杯水浴加热，恒温反应，过滤除去滤液，得到凝胶产物，将凝胶产物用蒸馏水反复洗涤3～5次，放入烘干机中干燥，得到硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵；
（3）按重量份数计，称取20～23份豆粕、15～18份花生粕、10～13份血粉、70～75份蒸馏水和4～6份十二烷基硫酸钠放入烧杯中，常温下搅拌，再向烧杯中加入7～9份乙二醇二缩水甘油醚、4～6份二乙烯三胺和20～25份上述硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，继续搅拌30～50min，得到胶黏剂，备用；
（4）利用切草机将麦秸切成长度为180～220mm，再送至锤式再碎机中粉碎成长1～3mm、宽1～2mm的麦秸碎料，将麦秸碎料放入烘干机中干燥得到烘干麦秸碎料。
（5）将上述烘干麦秸碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将麦秸碎料与备用胶黏剂进行喷胶搅拌，制得麦秸碎料混合物，将麦秸碎料混合物送至预压机中得到预压成型板坯；
（6）预压成型板坯送入冷压机中压制，得到冷压锁模夹堆垛，将冷压锁模夹堆垛送至固化室中锁模养护后，解锁制得板材半成品，再将板材半成品置于常温下自然养护，制得麦秸碎料芯板，将麦秸碎料芯板送至干燥机中进行干燥，干燥后切边、磨光即得防水阻燃麦秸板。
步骤（1）中所述的三聚氰胺与甲醛溶液的质量比为1:4，水浴锅温度为80～85℃，反应时间1～2h，烘干机温度为105～110℃，干燥时间40～60min。
步骤（2）中所述的氨水的质量分数为25～35%，水浴加热温度为55～70℃，恒温反应时间为2～4h，烘干机的温度为80～90℃，干燥时间为5～6h。
步骤（3）中所述的常温搅拌时间为2～4h。
步骤（4）中所述的烘干机温度为105～110℃，干燥时间为2～3h。
步骤（5）中所述的麦秸碎料与备用胶黏剂的重量比3:8，搅拌时间4～6h，预压压力为1.3～1.8MPa，预压时间30～60s。
步骤（6）中所述的拉压机锁模压力为2.8～3.2MPa，固化室的固化温度为35～60℃，固化室中锁模养护时间为1～2天，常温下自然养护时间为1～3周，干燥机的温度为115～120℃，干燥时间为4～6h。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明首先用三聚氰胺改性聚磷酸铵，然后再对改性聚磷酸铵进行硅烷偶联改性制得硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，再以豆粕、花生粕和血粉为原料混入硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵制取胶黏剂，将麦秸粉碎烘干得到麦秸碎料混入胶黏剂搅拌，搅拌结束后放入锁模冷压，接着固化养护，随后解锁自然养护，最后干燥并进行切割磨砂制得成品板材，本发明分别利用三聚氰胺和硅烷偶联剂对聚磷酸铵进行改性，硅烷偶联剂包覆聚磷酸铵分子，在高温条件下产生化学性质稳定的硅氧化合物，同时微胶囊化结构起到隔绝效果，使聚磷酸铵中的磷元素不易被氧化分解，从而提高了聚磷酸铵的热稳定性，利用三聚氰胺对聚磷酸铵进行改性，可以使比表面积和表面能增大，从而提高了离子表面的反应活性和在胶黏剂中的分散程度，致使粒子在胶黏剂中的结合力提高，使聚磷酸铵分子充分发挥阻燃效果，聚磷酸铵分子受热分解生成的氮气和氨气起到隔绝氧气的作用，达到阻燃作用，同时生成聚磷酸或聚偏磷酸，促使板材在高温时脱水生成炭层覆盖板材表面隔绝空气，进一步提高阻燃性能；
（2）本发明采用来源广泛的豆粕、花生粕和血粉制取蛋白基胶黏剂，利用十二烷基硫酸钠对蛋白质进行表面活性改性，降低蛋白链上非极性侧链从疏水内部转移到水介质表面的自由能，也可以将蛋白质内部的疏水端转向外部，从而和表面活性剂的疏水部位相互反应形成胶束团，大大提高胶粘层的疏水性，蛋白质中富含的大量活性官能团与化学试剂形成化学键合，这些化学键互相缠绕，从而提高生成胶黏剂的交联密度，形成网状致密结构，更加有效地防止水分子的渗透，也因此具有良好的粘接能力和防水性能，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将三聚氰胺与甲醛溶液以质量比为1:4放入烧杯中混合，将烧杯放入温度为80～85℃的水浴锅中反应1～2h，得到预聚体，再往烧杯中投入预聚体质量30～40%的聚磷酸铵粉末，继续在80～85℃的水浴锅中反应2～4h，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼放入烘干机中，设置温度为105～110℃，干燥40～60min得到改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取10～15份上述改性聚磷酸铵、20～25份无水乙醇、10～15份蒸馏水放入烧杯中混合，搅拌10～15min，向烧杯中滴入质量分数为25～35%的氨水调节pH值至10.0～10.4，得到阻燃液，再向烧杯中加入阻燃液质量10～15%的乙烯基三乙氧基硅烷，将烧杯水浴加热至55～70℃，恒温反应2～4h，过滤除去滤液，得到凝胶产物，将凝胶产物用蒸馏水反复洗涤3～5次，放入烘干机中在80～90℃的条件下，干燥5～6h，得到硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取20～23份豆粕、15～18份花生粕、10～13份血粉、70～75份蒸馏水和4～6份十二烷基硫酸钠放入烧杯中，常温下搅拌2～4h，再向烧杯中加入7～9份乙二醇二缩水甘油醚、4～6份二乙烯三胺和20～25份上述硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，继续搅拌30～50min，得到胶黏剂，备用；利用切草机将麦秸切成长度为180～220mm，再送至锤式再碎机中粉碎成长1～3mm、宽1～2mm的麦秸碎料，将麦秸碎料放入烘干机中，设置温度为105～110℃干燥2～3h，得到烘干麦秸碎料；将上述烘干麦秸碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将麦秸碎料与备用胶黏剂按重量比3:8进行喷胶搅拌，搅拌4～6h，制得麦秸碎料混合物，将麦秸碎料混合物送至预压机中，设置预压压力为1.3～1.8MPa，预压30～60s，得到预压成型板坯；预压成型板坯送入锁模压力为2.8～3.2MPa的冷压机中压制，得到冷压锁模夹堆垛，将冷压锁模夹堆垛送至固化温度为35～60℃固化室中锁模养护1～2天后，解锁，制得板材半成品，再将板材半成品置于常温下自然养护1～3周，制得麦秸碎料芯板，将麦秸碎料芯板送至温度为115～120℃的干燥机中进行干燥，干燥4～6h后切边、磨光即得防水阻燃麦秸板。
实例1
将三聚氰胺与甲醛溶液以质量比为1:4放入烧杯中混合，将烧杯放入温度为80℃的水浴锅中反应1h，得到预聚体，再往烧杯中投入预聚体质量30%的聚磷酸铵粉末，继续在80℃的水浴锅中反应2h，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼放入烘干机中，设置温度为105℃，干燥40min得到改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取10份上述改性聚磷酸铵、20份无水乙醇、10份蒸馏水放入烧杯中混合，搅拌10min，向烧杯中滴入质量分数为25%的氨水调节pH值至10.0，得到阻燃液，再向烧杯中加入阻燃液质量10%的乙烯基三乙氧基硅烷，将烧杯水浴加热至55℃，恒温反应2h，过滤除去滤液，得到凝胶产物，将凝胶产物用蒸馏水反复洗涤3次，放入烘干机中在80℃的条件下，干燥5h，得到硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取20份豆粕、15份花生粕、10份血粉、70份蒸馏水和4份十二烷基硫酸钠放入烧杯中，常温下搅拌2h，再向烧杯中加入7份乙二醇二缩水甘油醚、4份二乙烯三胺和20份上述硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，继续搅拌30min，得到胶黏剂，备用；利用切草机将麦秸切成长度为180mm，再送至锤式再碎机中粉碎成长1mm、宽1mm的麦秸碎料，将麦秸碎料放入烘干机中，设置温度为105℃干燥2h，得到烘干麦秸碎料；将上述烘干麦秸碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将麦秸碎料与备用胶黏剂按重量比3:8进行喷胶搅拌，搅拌4h，制得麦秸碎料混合物，将麦秸碎料混合物送至预压机中，设置预压压力为1.3MPa，预压30s，得到预压成型板坯；预压成型板坯送入锁模压力为2.8MPa的冷压机中压制，得到冷压锁模夹堆垛，将冷压锁模夹堆垛送至固化温度为35℃固化室中锁模养护1天后，解锁，制得板材半成品，再将板材半成品置于常温下自然养护1周，制得麦秸碎料芯板，将麦秸碎料芯板送至温度为115℃的干燥机中进行干燥，干燥4h后切边、磨光即得防水阻燃麦秸板。
实例2
将三聚氰胺与甲醛溶液以质量比为1:4放入烧杯中混合，将烧杯放入温度为83℃的水浴锅中反应1h，得到预聚体，再往烧杯中投入预聚体质量35%的聚磷酸铵粉末，继续在83℃的水浴锅中反应3h，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼放入烘干机中，设置温度为107℃，干燥50min得到改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取13份上述改性聚磷酸铵、23份无水乙醇、13份蒸馏水放入烧杯中混合，搅拌13min，向烧杯中滴入质量分数为30%的氨水调节pH值至10.2，得到阻燃液，再向烧杯中加入阻燃液质量13%的乙烯基三乙氧基硅烷，将烧杯水浴加热至61℃，恒温反应3h，过滤除去滤液，得到凝胶产物，将凝胶产物用蒸馏水反复洗涤4次，放入烘干机中在85℃的条件下，干燥5h，得到硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取22份豆粕、17份花生粕、12份血粉、73份蒸馏水和5份十二烷基硫酸钠放入烧杯中，常温下搅拌3h，再向烧杯中加入8份乙二醇二缩水甘油醚、5份二乙烯三胺和23份上述硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，继续搅拌40min，得到胶黏剂，备用；利用切草机将麦秸切成长度为200mm，再送至锤式再碎机中粉碎成长2mm、宽1mm的麦秸碎料，将麦秸碎料放入烘干机中，设置温度为107℃干燥2h，得到烘干麦秸碎料；将上述烘干麦秸碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将麦秸碎料与备用胶黏剂按重量比3:8进行喷胶搅拌，搅拌5h，制得麦秸碎料混合物，将麦秸碎料混合物送至预压机中，设置预压压力为1.5MPa，预压45s，得到预压成型板坯；预压成型板坯送入锁模压力为2.9MPa的冷压机中压制，得到冷压锁模夹堆垛，将冷压锁模夹堆垛送至固化温度为45℃固化室中锁模养护1天后，解锁，制得板材半成品，再将板材半成品置于常温下自然养护2周，制得麦秸碎料芯板，将麦秸碎料芯板送至温度为117℃的干燥机中进行干燥，干燥5h后切边、磨光即得防水阻燃麦秸板。
实例3
将三聚氰胺与甲醛溶液以质量比为1:4放入烧杯中混合，将烧杯放入温度为85℃的水浴锅中反应2h，得到预聚体，再往烧杯中投入预聚体质量40%的聚磷酸铵粉末，继续在85℃的水浴锅中反应4h，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼放入烘干机中，设置温度为110℃，干燥60min得到改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取15份上述改性聚磷酸铵、25份无水乙醇、15份蒸馏水放入烧杯中混合，搅拌15min，向烧杯中滴入质量分数为35%的氨水调节pH值至10.4，得到阻燃液，再向烧杯中加入阻燃液质量15%的乙烯基三乙氧基硅烷，将烧杯水浴加热至70℃，恒温反应4h，过滤除去滤液，得到凝胶产物，将凝胶产物用蒸馏水反复洗涤5次，放入烘干机中在90℃的条件下，干燥6h，得到硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵；按重量份数计，称取23份豆粕、18份花生粕、13份血粉、75份蒸馏水和6份十二烷基硫酸钠放入烧杯中，常温下搅拌4h，再向烧杯中加入9份乙二醇二缩水甘油醚、6份二乙烯三胺和25份上述硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，继续搅拌50min，得到胶黏剂，备用；利用切草机将麦秸切成长度为220mm，再送至锤式再碎机中粉碎成长3mm、宽2mm的麦秸碎料，将麦秸碎料放入烘干机中，设置温度为110℃干燥3h，得到烘干麦秸碎料；将上述烘干麦秸碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将麦秸碎料与备用胶黏剂按重量比3:8进行喷胶搅拌，搅拌6h，制得麦秸碎料混合物，将麦秸碎料混合物送至预压机中，设置预压压力为1.8MPa，预压60s，得到预压成型板坯；预压成型板坯送入锁模压力为3.2MPa的冷压机中压制，得到冷压锁模夹堆垛，将冷压锁模夹堆垛送至固化温度为60℃固化室中锁模养护2天后，解锁，制得板材半成品，再将板材半成品置于常温下自然养护3周，制得麦秸碎料芯板，将麦秸碎料芯板送至温度为120℃的干燥机中进行干燥，干燥6h后切边、磨光即得防水阻燃麦秸板。
对比例
以辽宁市某公司生产的麦秸板作为对比例 对本发明制得的防水阻燃麦秸板和对比例中的麦秸板进行检测，检测结果如表1所示：
参照标准：GB/T4897.1-2003、GB/T4897.3-2003和GB18580-2001。
表1性能测定结果
根据表1中数据可知，本发明制得的防水阻燃麦秸板，具有力学强度高、阻燃性强、防潮效果好，且无毒害物质释放，明显优于对比例样品。因此，具有广阔的使用前景。

Claims (7)

1.一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将三聚氰胺与甲醛溶液放入烧杯中混合，将烧杯放入水浴锅中反应得到预聚体，再往烧杯中投入预聚体质量30～40%的聚磷酸铵粉末，继续在80～85℃的水浴锅中反应2～4h，反应结束后过滤得滤饼，将滤饼放入烘干机中干燥得到改性聚磷酸铵；
（2）按重量份数计，称取10～15份上述改性聚磷酸铵、20～25份无水乙醇、10～15份蒸馏水放入烧杯中混合搅拌，向烧杯中滴入氨水调节pH值至10.0～10.4，得到阻燃液，再向烧杯中加入阻燃液质量10～15%的乙烯基三乙氧基硅烷，将烧杯水浴加热，恒温反应，过滤除去滤液，得到凝胶产物，将凝胶产物用蒸馏水反复洗涤3～5次，放入烘干机中干燥，得到硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵；
（3）按重量份数计，称取20～23份豆粕、15～18份花生粕、10～13份血粉、70～75份蒸馏水和4～6份十二烷基硫酸钠放入烧杯中，常温下搅拌，再向烧杯中加入7～9份乙二醇二缩水甘油醚、4～6份二乙烯三胺和20～25份上述硅凝胶微胶囊化改性聚磷酸铵，继续搅拌30～50min，得到胶黏剂，备用；
（4）利用切草机将麦秸切成长度为180～220mm，再送至锤式再碎机中粉碎成长1～3mm、宽1～2mm的麦秸碎料，将麦秸碎料放入烘干机中干燥得到烘干麦秸碎料；
（5）将上述烘干麦秸碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将麦秸碎料与备用胶黏剂进行喷胶搅拌，制得麦秸碎料混合物，将麦秸碎料混合物送至预压机中得到预压成型板坯；
（6）预压成型板坯送入冷压机中压制，得到冷压锁模夹堆垛，将冷压锁模夹堆垛送至固化室中锁模养护后，解锁制得板材半成品，再将板材半成品置于常温下自然养护，制得麦秸碎料芯板，将麦秸碎料芯板送至干燥机中进行干燥，干燥后切边、磨光即得防水阻燃麦秸板。
2.根据权利要求1所述的一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的三聚氰胺与甲醛溶液的质量比为1:4，水浴锅温度为80～85℃，反应时间1～2h，烘干机温度为105～110℃，干燥时间40～60min。
3.根据权利要求1所述的一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的氨水的质量分数为25～35%，水浴加热温度为55～70℃，恒温反应时间为2～4h，烘干机的温度为80～90℃，干燥时间为5～6h。
4.根据权利要求1所述的一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的常温搅拌时间为2～4h。
5.根据权利要求1所述的一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的烘干机温度为105～110℃，干燥时间为2～3h。
6.根据权利要求1所述的一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的麦秸碎料与备用胶黏剂的重量比3:8，搅拌时间为4～6h，预压压力为1.3～1.8MPa，预压时间为30～60s。
7.根据权利要求1所述的一种防水阻燃麦秸板的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的拉压机锁模压力为2.8～3.2MPa，固化室的固化温度为35～60℃，固化室中锁模养护时间为1～2天，常温下自然养护时间为1～3周，干燥机的温度为115～120℃，干燥时间为4～6h。
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