CN108601318A - 一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法 - Google Patents

一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法，板材包括以下按照重量配比组成的原料：导电炭黑15‑30％、纳米碳酸钙0.5％‑5％、竹刨花64％‑85％、四水八硼酸钠0.1‑1％，所述板材包括上表层、下表层和芯层，所述的上表层和下表层含有导电炭黑，具有电磁屏蔽的功能，还公开了所述板材的制备工艺，包括水热处理、芯层竹粉准备、表层竹粉准备、模压等工艺步骤。本发明有效提高了竹材的利用率并实现了具有阻燃、电磁屏蔽功能的板材绿色无胶制造。

Description

一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法
技术领域
本发明涉及生物质能源与材料技术领域，具体是一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法。
背景技术
我国是一个竹材工业大国，竹材由外向内可分为竹青、竹肉、竹黄，竹青可用于编织工艺品，竹肉可以加工成板材，竹黄性能较差，故一般都当做废弃物处理。市场上销售的纤维板、刨花板等人造板大部分都是用含醛胶黏剂制作而成，空气中的游离甲醛对人体会产生严重的伤害，而目前国内很多木材加工企业都是利用纤维板或者刨花板制作木制品。竹粉经过水热处理，并且用无胶粘合的温压技术制作成板材，这将解决竹类资源利用率低、甲醛污染严重的现状。随着电子信息和通讯技术的高速发展，电子设备被广泛的应用在生活中，近年来信息泄露及电磁干扰的问题也日益严重，因此采取相关措施屏蔽电磁波及保护信息非常重要。
因此，针对以上现状，迫切需要开发一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法，以克服当前实际应用中的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，包括以下按照重量配比组成的原料：导电炭黑15-30％、纳米碳酸钙0.5％-5％、竹刨花64％-85％、四水八硼酸钠0.1-1％。
作为本发明进一步的方案：板材包括上表层、下表层和芯层，所述的上表层和下表层含有电磁屏蔽功能的导电炭黑，所述的芯层竹粉中加入增强板材的内结合强度的纳米碳酸钙。
作为本发明进一步的方案：所述的竹刨花为竹材加工中利用所废弃的竹黄制作的粉末状刨花。
作为本发明进一步的方案：所述的导电炭黑选用吸油值低、粒度小、孔隙度和结构度高的导电炭黑。
作为本发明进一步的方案：所述的导电炭黑加入提高电磁屏蔽功效的硅烷偶联剂。
一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，具体包括以下步骤：
S1，水溶液配制：称取一定质量的氢氧化钠，配制质量分数为2-8％的溶液；
S2，水热处理：先用电磁振筛机筛选出50-100目的竹粉，将竹粉放入电热蒸煮锅，竹粉与步骤S1所得水溶液的质量比为1∶5，选择水热处理的温度为100-180℃，时间为60-120min，电热蒸煮锅以5℃/min的速度升温，达到设定温度后，开始计时；保温时间达到60-120min后，等待一段时间，待电热蒸煮锅内的竹粉沉淀后，进行泄压；
S3，干燥：将水热处理后的竹粉倒在无纺布上，滤去多余水分，再将竹粉在阳光下进行干燥，直到竹粉含水率在12-15％左右；
S4，芯层竹粉准备：将步骤S3干燥后的竹粉与纳米碳酸钙均匀混合，纳米碳酸钙质量为绝干竹粉质量的0.5-5％；
S5，表层竹粉准备：称取100-500g的导电炭黑放入烧杯中，加入适量的无水乙醇进行润湿，再加入500-2500ml的去离子水，充分搅拌均匀后形成炭黑分散剂，最后采用喷雾搅拌法将竹粉与炭黑混合均匀，炭黑占绝干竹粉的比例在15-30％；
S6，模压：一般模压板材的密度为0.85-1g/cm3，根据设定的模压密度以及模具的体积，称取一定质量的竹粉，先铺装好下表层竹粉，然后铺装芯层竹粉，最后再铺装上表层竹粉，然后利用微波热压机进行温压，当温度升高至150-180℃，压力升高至3-10MP时，保压10-20min，然后停止加热，进行分段降压。
作为本发明进一步的方案：在步骤S1中，在溶液中加入适量的提高板材防火性能的四水八硼酸钠阻燃剂。
作为本发明进一步的方案：在步骤S6中，上表层、下表层竹粉的铺装厚度在5-10mm。
作为本发明进一步的方案：在步骤S6中，为避免鼓泡而进行的分段降压具体为：先将压力降至热压压力的2/3保压5min，再将压力降至热压压力的1/3保压5min，最后再卸去压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用的竹粉由毛竹竹黄部分粉碎制作而成，提高了竹材的加工利用率。通过水热处理竹粉，并用氢氧化纳、四水八硼酸钠阻燃剂对竹粉进行改性，增强竹粉的阻燃性能及其分子间结合强度，在高压下使板材成型，实现了板材的绿色无胶制造。芯层竹粉加入纳米碳酸钙后进一步提高了模压板材的内结合强度，使板材可以应用于结构用材。在板材的上下表面铺装含有导电炭黑的竹粉，使板材可以有效的减少电磁波的干扰和污染，为信息安全提供一定的保障。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，包括以下按照重量配比组成的原料：导电炭黑15-30％、纳米碳酸钙0.5％-5％、竹刨花64％-85％、四水八硼酸钠0.1-1％；板材包括上表层、下表层和芯层，所述的上表层和下表层含有导电炭黑，具有电磁屏蔽的功能。
进一步的，所述的竹刨花为竹材加工中利用所废弃的竹黄制作的粉末状刨花。
进一步的，所述的导电炭黑选用吸油值低的、粒度小的、孔隙度高的、结构度高的导电炭黑；所述的导电炭黑可以加入硅烷偶联剂以提高电磁屏蔽的功效。
进一步的，所述的芯层竹粉中可以加入纳米碳酸钙以增强板材的内结合强度。
一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，具体包括以下步骤：
S1，水溶液配制：称取一定质量的氢氧化钠，配制质量分数为2-8％的溶液，为提高板材的防火性能可以在溶液中加入适量的四水八硼酸钠阻燃剂；
S2，水热处理：先用电磁振筛机筛选出50-100目的竹粉，将竹粉放入电热蒸煮锅，竹粉与步骤S1所得水溶液的质量比为1∶5，选择水热处理的温度为100-180℃，时间为60-120min，电热蒸煮锅以5℃/min的速度升温，达到设定温度后，开始计时；保温时间达到60-120min后，等待一段时间，待电热蒸煮锅内的竹粉沉淀后，便可泄压；
S3，干燥：将水热处理后的竹粉倒在无纺布上，滤去多余水分，再将竹粉在阳光下进行干燥，直到竹粉含水率在12-15％左右；
S4，芯层竹粉准备：将步骤S3干燥后的竹粉与纳米碳酸钙均匀混合，纳米碳酸钙质量为绝干竹粉质量的0.5-5％；
S5，表层竹粉准备：称取100-500g的导电炭黑放入烧杯中，加入适量的无水乙醇进行润湿，再加入500-2500ml的去离子水，充分搅拌均匀后形成炭黑分散剂，最后采用喷雾搅拌法将竹粉与炭黑混合均匀，炭黑占绝干竹粉的比例在15-30％；
S6，模压：一般模压板材的密度为0.85-1g/cm3，根据设定的密度以及模具的体积，称取一定质量的竹粉，先铺装好下表层竹粉，然后铺装芯层竹粉，最后再铺装上表层竹粉，其中上表层、下表层竹粉的铺装厚度在5-10mm，然后利用微波热压机进行温压，当温度升高至150-180℃，压力升高至3-10MP时，保压10-20min，然后停止加热，为避免鼓泡，进行分段降压，先将压力降至热压压力的2/3保压5min，再将压力降至热压压力的1/3保压5min，最后再卸去压力。
实施例1
一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，具体包括以下步骤：
S1，水溶液配制：称取一定质量的氢氧化钠，配制质量分数为5％的氢氧化钠水溶液，按质量比M溶液∶M四水八硼酸钠＝100∶20在氢氧化钠水溶液中加入四水八硼酸钠，搅拌均匀；
S2，水热处理：先用电磁振筛机筛选出100目的竹粉，将竹粉放入电热蒸煮锅，竹粉与步骤S1水溶液的质量比为1∶5，选择水热处理的温度为150℃，时间为60min，电热蒸煮锅以5℃/min的速度升温，达到设定温度后，开始计时；保温时间达到60min后，等待一段时间，待电热蒸煮锅内的竹粉沉淀后，便可泄压；
S3，干燥：将水热处理后的竹粉倒在无纺布上，滤去多余水分，再将竹粉在阳光下进行干燥，直到竹粉含水率在12-15％左右；
S4，芯层竹粉准备：将步骤S3干燥后的竹粉与纳米碳酸钙均匀混合，纳米碳酸钙质量为绝干竹粉质量的1％；
S5，表层竹粉准备：称取200g的导电炭黑放入烧杯中，加入适量的无水乙醇进行润湿，再加入1000ml的去离子水，充分搅拌均匀后形成炭黑分散剂，最后采用喷雾搅拌法将竹粉与炭黑混合均匀，炭黑占绝干竹粉的比例在30％；
S6，模压：一般模压板材的密度为1g/cm3，根据设定的密度以及模具的体积，称取一定质量的竹粉，先铺装好下表层竹粉，然后铺装芯层竹粉，最后再铺装上表层竹粉；其中上表层、下表层竹粉的铺装厚度在10mm，然后利用微波热压机进行温压，当温度升高至180℃，压力升高至10MP时，保压20min，然后停止加热，为避免鼓泡，进行分段降压，先将压力降至热压压力的2/3保压5min，再将压力降至热压压力的1/3保压5min，最后再卸去压力。
实施例2
一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，具体包括以下步骤：
S1，水溶液配制：称取一定质量的氢氧化钠，配制质量分数为8％的氢氧化钠水溶液，按质量比M溶液∶M四水八硼酸钠＝100∶30在氢氧化钠水溶液中加入四水八硼酸钠，搅拌均匀；
S2，水热处理：先用电磁振筛机筛选出100目的竹粉，将竹粉放入电热蒸煮锅，竹粉与步骤S1水溶液的质量比为1∶5，选择水热处理的温度为120℃，时间为120min，电热蒸煮锅以5℃/min的速度升温，达到设定温度后，开始计时；保温时间达到120min后，等待一段时间，待电热蒸煮锅内的竹粉沉淀后，便可泄压；
S3，干燥：将水热处理后的竹粉倒在无纺布上，滤去多余水分，再将竹粉在阳光下进行干燥，直到竹粉含水率在12-15％左右；
S4，芯层竹粉准备：将步骤S3干燥后的竹粉与纳米碳酸钙均匀混合，纳米碳酸钙质量为绝干竹粉质量的2％；
S5，表层竹粉准备：称取200g的导电炭黑放入烧杯中，再加入KH550型硅烷偶联剂10g，然后加入适量的无水乙醇进行润湿，再加入1000ml的去离子水，充分搅拌均匀后形成炭黑分散剂，最后采用喷雾搅拌法将竹粉与炭黑混合均匀，炭黑占绝干竹粉的比例在30％；
S6，模压：一般模压板材的密度为1g/cm3，根据设定的密度以及模具的体积，称取一定质量的竹粉，先铺装好下表层竹粉，然后铺装芯层竹粉，最后再铺装上表层竹粉；其中上表层、下表层竹粉的铺装厚度在10mm，然后利用微波热压机进行温压，当温度升高至170℃，压力升高至10MP时，保压20min，然后停止加热，为避免鼓泡，进行分段降压，先将压力降至热压压力的2/3保压5min，再将压力降至热压压力的1/3保压5min，最后再卸去压力。
本发明采用的竹粉由毛竹竹黄部分粉碎制作而成，提高了竹材的加工利用率。通过水热处理竹粉，并用氢氧化纳、四水八硼酸钠阻燃剂对竹粉进行改性，增强竹粉的阻燃性能及其分子间结合强度，在高压下使板材成型，实现了板材的绿色无胶制造。芯层竹粉加入纳米碳酸钙后进一步提高了模压板材的内结合强度，使板材可以应用于结构用材。在板材的上下表面铺装含有导电炭黑的竹粉，使板材可以有效的减少电磁波的干扰和污染，为信息安全提供一定的保障。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，其特征在于，包括以下按照重量配比组成的原料：导电炭黑15-30％、纳米碳酸钙0.5％-5％、竹刨花64％-85％、四水八硼酸钠0.1-1％。
2.根据权利要求1所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，其特征在于，板材包括上表层、下表层和芯层，所述的上表层和下表层含有电磁屏蔽功能的导电炭黑，所述的芯层竹粉中加入增强板材的内结合强度的纳米碳酸钙。
3.根据权利要求1或2所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，其特征在于，所述的竹刨花为竹材加工中利用所废弃的竹黄制作的粉末状刨花。
4.根据权利要求3所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，其特征在于，所述的导电炭黑选用吸油值低、粒度小、孔隙度和结构度高的导电炭黑。
5.根据权利要求4所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材，其特征在于，所述的导电炭黑加入提高电磁屏蔽功效的硅烷偶联剂。
6.一种具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，水溶液配制：称取一定质量的氢氧化钠，配制质量分数为2-8％的溶液；
S2，水热处理：先用电磁振筛机筛选出50-100目的竹粉，将竹粉放入电热蒸煮锅，竹粉与步骤S1所得水溶液的质量比为1∶5，选择水热处理的温度为100-180℃，时间为60-120min，电热蒸煮锅以5℃/min的速度升温，达到设定温度后，开始计时；保温时间达到60-120min后，等待一段时间，待电热蒸煮锅内的竹粉沉淀后，进行泄压；
S3，干燥：将水热处理后的竹粉倒在无纺布上，滤去多余水分，再将竹粉在阳光下进行干燥，直到竹粉含水率在12-15％左右；
S4，芯层竹粉准备：将步骤S3干燥后的竹粉与纳米碳酸钙均匀混合，纳米碳酸钙质量为绝干竹粉质量的0.5-5％；
S5，表层竹粉准备：称取100-500g的导电炭黑放入烧杯中，加入适量的无水乙醇进行润湿，再加入500-2500ml的去离子水，充分搅拌均匀后形成炭黑分散剂，最后采用喷雾搅拌法将竹粉与炭黑混合均匀，炭黑占绝干竹粉的比例在15-30％；
S6，模压：一般模压板材的密度为0.85-1g/cm3，根据设定的模压密度以及模具的体积，称取一定质量的竹粉，先铺装好下表层竹粉，然后铺装芯层竹粉，最后再铺装上表层竹粉，然后利用微波热压机进行温压，当温度升高至150-180℃，压力升高至3-10MP时，保压10-20min，然后停止加热，进行分段降压。
7.根据权利要求6所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，在溶液中加入适量的提高板材防火性能的四水八硼酸钠阻燃剂。
8.根据权利要求7所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，上表层、下表层竹粉的铺装厚度在5-10mm。
9.根据权利要求8所述的具有阻燃功能的无胶模压电磁屏蔽板材的制备方法，其特征在于，在步骤S6中，为避免鼓泡而进行的分段降压具体为：先将压力降至热压压力的2/3保压5min，再将压力降至热压压力的1/3保压5min，最后再卸去压力。
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