CN108951301B - 一种具有隔音作用的墙纸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有隔音作用的墙纸的制备方法，包括以下步骤：（1）、将PVC树脂、无机填料、邻苯二甲酸二辛脂、硬脂酸镁混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒；（2）、将步骤（1）制备的粒料粉碎，过200目筛，制成混合料粉；（3）、将步骤（2）制成的混合料粉与发泡剂混合，在600r/min转速下搅拌1.5‑2h，然后使用压延机压延成型，经过冷却，卷绕得到墙纸；本申请通过对发泡剂进行复配处理，能够使发泡的均匀性增加，在发泡过程中形成连续程度较好的微孔结构，提升墙纸的吸音性能。
Description
技术领域
本发明属于新型装饰材料领域，具体涉及一种具有隔音作用的墙纸的制备方法。
背景技术
墙纸也称为壁纸，是一种用于裱糊墙面的室内装修材料，广泛用于住宅、办公室、宾馆、酒店的室内装修等。材质不局限于纸，也包含其他材料，现在装修过程中，为了提升墙纸的耐污性，经常使用高分子墙纸材料，比如PVC墙纸材料，现在，为了提升墙纸的综合性能，比如隔热性、隔音性，往往对墙纸材料进行发泡处理，但是，发泡速度不易控制，气泡的大小及气泡孔径往往较为分散，在成型后，墙纸的力学性能不均衡，隔音效果无法保证。
发明内容
本发明涉及一种具有隔音作用的墙纸的制备方法，通过对原料进行调整，能够使材料的发泡均匀性明显提升，孔的孔径和分散情况更均匀，提升墙纸的综合性能。
本发明通过以下技术方案实现：
一种具有隔音作用的墙纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将PVC树脂、无机填料、邻苯二甲酸二辛脂、硬脂酸镁混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒；
（2）、将步骤（1）制备的粒料粉碎，过200目筛，制成混合料粉；
（3）、将步骤（2）制成的混合料粉与发泡剂混合，在600r/min转速下搅拌1.5-2h，然后使用压延机压延成型，经过冷却，卷绕得到墙纸；
按重量计，各原料的重量比例如下：PVC树脂75-80份、无机填料25-35份、邻苯二甲酸二辛脂3-5份、硬脂酸镁0.85-1.2份、发泡剂0.8-1.5份；
所述无机填料按重量份计由以下原料制成：纳米氧化锌3-3.5份、石英纤维6-8份、玄武岩纤维15-18份、云母粉45-50份。
步骤（1）中挤出机的各区温度为：一区142±1℃，二区156±1℃，三区165±1℃，四区168±1℃，五区175±1℃，机头174±1℃。在此温度下，可以保证材料能够充分混合均匀，利于保持材料性能的均衡性，也有利于后续发泡处理。
进一步地，所述挤出机的长径比为40:1。能提升材料混合的效果。
所述发泡剂按重量计由以下原料制成：氢氧化镁1.5-2%、碳酸氢钠12-15%、月桂醇硫酸钠0.5-1%、凹凸棒土65-80%、膨胀石墨8-15%。
本申请中的无机填料使用纤维、云母及纳米氧化锌，云母粉经过初级具有一定的润滑作用，结合纳米氧化锌，在加工过程中能提升树脂的加工性能及耐老化性，多种纤维成分也能提升材料的力学性能。
所述发泡剂的制备方法如下：
（1）、将碳酸氢钠粉碎，然后与凹凸棒土混合后使用高速分散机混合搅拌，使用超声波震荡处理5-10min；
（2）、将氢氧化镁与月桂醇硫酸钠混合搅拌均匀，然后与膨胀石墨混合搅拌10-15min，然后使用超声波处理3-5min，使原料混合均匀；
（3）、将步骤（1）得到的产物与步骤（2）得到的产物混合，在1200r/min的转速下搅拌30-40min，得到发泡剂。
在发泡剂制备原料中，加入了凹凸棒土和膨胀石墨，这两种物质都具有良好的吸附性能和多孔性，将氢氧化镁和碳酸氢钠分别与凹凸棒土和膨胀石墨表面形成吸附，利用凹凸棒土和膨胀石墨的超大比表面积将氢氧化镁和碳酸氢钠分别吸附在微孔内和表面，在受热分解时，不会出现急速分解造成瞬间发泡引起气泡过大，能够使发泡更均匀，发泡效果更好，在糊料制备过程中，凹凸棒土和膨胀石墨也具有更好的分散性，使得发泡剂能均匀的分散在体系中，提升发泡的均匀性，在发泡后，由于发泡剂是在凹凸棒土或膨胀石墨表面或内部，在发泡后，凹凸棒土和膨胀石墨可以为气泡壁支撑材料，结合玄武岩纤维和石英纤维起到提升气泡材料强度的作用。本申请中发泡剂的使用量也明显降低。
所述无机填料中云母粉使用以下方法制备：（1）、将云母粉破碎，过200目筛，得到云母粉，然后将云母粉使用质量分数5%的硫酸溶液处理15-20min，然后水洗至PH为中性，烘干，然后在450-480℃下处理2h，自然冷却；
（2）、将云母粉与硅烷偶联剂KH550按重量比60-80:1的比例混合，在1000r/min转速下搅拌10min，使其混合均匀，得到改性云母粉。
在对云母粉进行改性处理后，能显著提升云母粉与其他成分的结合效果，通过将云母粉进行酸洗及高温处理，提升了云母粉与其他成分结合的能力，而且改善云母粉层间的活性，在与树脂结合后，能显著提升树脂与云母的结合强度，在受到外力较大时，云母层间及树脂分子链与云母间产生轻微的滑移，提升材料抗变形能力，也能提升材料的抗摩擦性能。
所述无机填料中玄武岩纤维使用以下方法处理：（1）、将玄武岩纤维使用质量分数为10%的硝酸在35-38℃下处理1-1.5h，处理过程中不断搅拌，处理结束后，将玄武岩纤维水洗，然后使用处理液处理10-15min，处理液处理过程中，使用25kHz的超声波进行震荡，所述处理液按重量计使用以下成分制成：体积分数5%的草酸溶液20份、体积分数78%的乙醇溶液15份、壳聚糖5份；
（2）、取碳纳米管，将碳纳米管与质量分数12%的硝酸溶液浸泡处理1-2h，浸泡过程中使用超声波震荡处理，然后使用去离子水对碳纳米管进行清洗，再使用体积分数70%的乙醇溶液浸洗3次，将碳纳米管放入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，搅拌处理12-15min，烘干；
（3）、将步骤（1）得到的玄武岩纤维、步骤（2）得到的碳纳米管和硅烷偶联剂KH550按重量比100：3-5:1-1.2的比例混合，在40℃、1200r/min的转速下处理85-100min，得到改性玄武岩纤维。
在对玄武岩纤维进行处理后，能够提升纤维与树脂的结合力，在材料受到外力后，纤维能被聚合物树脂包裹，由于碳纳米管的存在，进一步提升玄武岩纤维与树脂包裹的强度，因为碳纳米管的与玄武岩纤维具有很好的亲和性，在改性碳纳米管与玄武岩纤维复合后，与树脂进行复合，能提升树脂与纤维结合的强度，而且由于对纤维的表面进行处理，能够进一步改善玄武岩纤维和树脂的相容性，起到骨架制成的作用，在发泡时，改性的玄武岩纤维也具有更好的流动性，使得发泡更均匀，而且玄武岩纤维分散在部分气泡壁中，起到增强作用。
在本申请中，由于石英纤维的表面未进行改性处理，石英纤维的流动性相对较差，发泡时，会使发泡的气泡壁产生一定的破裂，进而使得发泡时产生气泡连通，形成蜂窝状气泡，大大提升壁纸的隔音效果。石英纤维与气泡壁中分散的玄武岩纤维相互支撑作用，进一步提升了墙纸的力学性能。
在墙纸受到外力时，由于纤维的支撑交联，能显著提升壁纸抗变形能力，在受到外力下，气孔结构具有一定的缓冲作用，在外力进一步加大时，玄武岩纤维与碳纳米管的复合结构能够产生一定的滑移，缓冲外力，而且碳纳米管的孔隙结构能够使分子链具有一定的缓冲空间，防止材料出现断裂。
所述无机填料使用以下方法制备：
取相应分量的石英纤维、玄武岩纤维、云母粉，在1200-1500r/min的转速下处理1-2h，然后加入纳米氧化锌，继续搅拌1h，得到无机填料。
将各原料混合后，制成糊料，然后涂覆在基布上，以220g/m2的量涂覆糊料，然后进行压花、发泡。
本发明的有益效果：本发明提供的具有隔音作用的墙纸通过对原料进行调整，并且对多种原料进行改性处理，可以提升无机填料与树脂材料的相容性及结合的强度，提升墙纸的强度及不同部位性能的均匀性，也能提升材料的耐磨性；另一方面，本申请通过对发泡剂进行复配处理，能够使发泡的均匀性增加，在发泡过程中形成连续程度较好的微孔结构，提升墙纸的吸音性能。
本申请中的无机填料和发泡剂经过特殊处理后，能够提升树脂材料的加工性能和相容性，减少了增塑剂等添加剂的使用量，纳米氧化锌不仅可以提升填料的分散及相容性，对于材料的稳定性也有明显的提升作用，经过复配对材料的力学性能也有明显的提升作用。
具体实施方式
实施例1
一种具有隔音作用的墙纸，由以下重量份的原料制成：PVC树脂78份、无机填料32份、邻苯二甲酸二辛脂4份、硬脂酸镁1.2份、发泡剂1份；
所述无机填料按重量份计由以下原料制成：纳米氧化锌3.2份、石英纤维6.5份、玄武岩纤维16份、云母粉46份。
所述发泡剂按重量计由以下原料制成：氢氧化镁1.8%、碳酸氢钠14%、月桂醇硫酸钠0.65%、凹凸棒土71.55%、膨胀石墨12%。
所述发泡剂的制备方法如下：
（1）、将碳酸氢钠粉碎，然后与凹凸棒土混合后使用高速分散机混合搅拌，使用超声波震荡处理5-10min；
（2）、将氢氧化镁与月桂醇硫酸钠混合搅拌均匀，然后与膨胀石墨混合搅拌10-15min，然后使用超声波处理3-5min，使原料混合均匀；
（3）、将步骤（1）得到的产物与步骤（2）得到的产物混合，在1200r/min的转速下搅拌30-40min，得到发泡剂。
所述无机填料中云母粉使用以下方法制备：（1）、将云母粉破碎，过200目筛，得到云母粉，然后将云母粉使用质量分数5%的硫酸溶液处理15-20min，然后水洗至PH为中性，烘干，然后在460℃下处理2h，自然冷却；
（2）、将云母粉与硅烷偶联剂KH550按重量比60-80:1的比例混合，在1000r/min转速下搅拌10min，使其混合均匀，得到改性云母粉。
所述无机填料中玄武岩纤维使用以下方法处理：（1）、将玄武岩纤维使用质量分数为10%的硝酸在35-38℃下处理1-1.5h，处理过程中不断搅拌，处理结束后，将玄武岩纤维水洗，然后使用处理液处理10-15min，处理液处理过程中，使用25kHz的超声波进行震荡，所述处理液按重量计使用以下成分制成：体积分数5%的草酸溶液20份、体积分数78%的乙醇溶液15份、壳聚糖5份；
（2）、取碳纳米管，将碳纳米管与质量分数12%的硝酸溶液浸泡处理1-2h，浸泡过程中使用超声波震荡处理，然后使用去离子水对碳纳米管进行清洗，再使用体积分数70%的乙醇溶液浸洗3次，将碳纳米管放入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，搅拌处理12-15min，烘干；
（3）、将步骤（1）得到的玄武岩纤维、步骤（2）得到的碳纳米管和硅烷偶联剂KH550按重量比100：4:1的比例混合，在40℃、1200r/min的转速下处理100min，得到改性玄武岩纤维。
所述无机填料使用以下方法制备：
取相应分量的石英纤维、玄武岩纤维、云母粉，在1200r/min的转速下处理2h，然后加入纳米氧化锌，继续搅拌1h，得到无机填料。
实施例2
一种具有隔音作用的墙纸，由以下重量份的原料制成：PVC树脂76份、无机填料30份、邻苯二甲酸二辛脂4.2份、硬脂酸镁1份、发泡剂1.2份；
所述无机填料按重量份计由以下原料制成：纳米氧化锌3.2份、石英纤维6份、玄武岩纤维17份、云母粉48份。
所述发泡剂按重量计由以下原料制成：氢氧化镁1.7%、碳酸氢钠15%、月桂醇硫酸钠0.75%、凹凸棒土72.55%、膨胀石墨10%。
各原料制备方法如实施例1。
实施例3
与实施例1相比，云母粉不经过改性处理。
实施例4
与实施例1相比，玄武岩纤维不经过改性处理。
实施例5
与实施例1相比，云母粉和玄武岩纤维均不经过改性处理。
实验1
为了验证本申请各成分处理对墙纸材料性能的影响，对材料的强度、气泡的均匀性等性能进行测试，为了验证本申请具有更好的效果，本申请还设置了对照实验，结果如表1：
对比例1
与实施例1相比，发泡剂直接混合使用，不使用本发明的方法。
对比例2
与实施例1相比，不使用无机填料。
对比例3
与实施例1相比，发泡过程中使用AC发泡剂。
对比例4
与实施例1相比，不使用硬脂酸镁。
表1
注：热收缩为在100℃下处理20min的收缩率。
耐候性为将材料暴露在室外处理30天，观察材料表面是否开裂或者变褪色，其中使用“+”的数量表示开裂或者变褪色情况，“+”数量越多，表明材料开裂或者变褪色情况越严重，“/”表示无明显开裂或变褪色。
气泡状况为将材料剖开，观察气泡的形状。
隔音效果测试时，是将材料加工成2mm的墙纸， 然后测试声音通过墙纸后衰减的情况，使用“+”数量表示隔音效果，“+”数量越多，证明墙纸的隔音效果越好。
由表1可知，本申请的墙纸具有更好的强度，抗热变形能力及耐候性能好，材料的隔音效果也更好。
实验2
为了验证本申请中发泡剂对发泡效果的影响，本申请人设置了对照实验，并对发泡效果进行验证，结果如表2：
对比例5
与实施例1相比，发泡剂使用相同份量的氢氧化镁和碳酸氢钠组成，不使用月桂醇硫酸钠、凹凸棒土、膨胀石墨。
对比例6
与实施例1相比，发泡剂中不使用氢氧化镁，其他成分比例相同。
对比例7
与实施例1相比，发泡剂中不使用凹凸棒土。
对比例8
与实施例1相比，发泡剂中不使用膨胀石墨。
对比例9
与实施例1相比，发泡剂中不使用月桂醇硫酸钠。
对比例10
与实施例1相比，发泡剂使用碳酸氢钠。
表2
由表2可知，在对发泡剂成分进行改变后，会对发泡材料的气孔的数量和气孔的直径产生很大的影响，在对成分进行改变后，发泡剂中起到发泡作用的物质的分散效果较差，会对气泡的形状、大小产生明显的负面影响。而且，通过其他测试也验证了在不使用发泡剂中凹凸棒土、膨胀石墨时，制成壁纸的强度也会出现明显的下降。
Claims (3)
1.一种具有隔音作用的墙纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将PVC树脂、无机填料、邻苯二甲酸二辛脂、硬脂酸镁混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒；（2）、将步骤（1）制备的粒料粉碎，过200目筛，制成混合料粉；（3）、将步骤（2）制成的混合料粉与发泡剂混合，在600r/min转速下搅拌1.5-2h，然后使用压延机压延成型，经过冷却，卷绕得到墙纸；按重量计，各原料的重量比例如下：PVC树脂75-80份、无机填料25-35份、邻苯二甲酸二辛脂3-5份、硬脂酸镁0.85-1.2份、发泡剂0.8-1.5份；所述无机填料按重量份计由以下原料制成：纳米氧化锌3-3.5份、石英纤维6-8份、玄武岩纤维15-18份、云母粉45-50份，所述发泡剂按重量计由以下原料制成：氢氧化镁1.5-2%、碳酸氢钠12-15%、月桂醇硫酸钠0.5-1%、凹凸棒土65-80%、膨胀石墨8-15%，所述发泡剂的制备方法如下：（1）、将碳酸氢钠粉碎，然后与凹凸棒土混合后使用高速分散机混合搅拌，使用超声波震荡处理5-10min；（2）、将氢氧化镁与月桂醇硫酸钠混合搅拌均匀，然后与膨胀石墨混合搅拌10-15min，然后使用超声波处理3-5min，使原料混合均匀；（3）、将步骤（1）得到的产物与步骤（2）得到的产物混合，在1200r/min的转速下搅拌30-40min，得到发泡剂，所述无机填料中云母粉使用以下方法制备：（1）、将云母粉破碎，过200目筛，得到云母粉，然后将云母粉使用质量分数5%的硫酸溶液处理15-20min，然后水洗至PH为中性，烘干，然后在450-480℃下处理2h，自然冷却；（2）、将云母粉与硅烷偶联剂KH550按重量比60-80:1的比例混合，在1000r/min转速下搅拌10min，使其混合均匀，得到改性云母粉，所述无机填料中玄武岩纤维使用以下方法处理：（1）、将玄武岩纤维使用质量分数为10%的硝酸在35-38℃下处理1-1.5h，处理过程中不断搅拌，处理结束后，将玄武岩纤维水洗，然后使用处理液处理10-15min，处理液处理过程中，使用25kHz的超声波进行震荡，所述处理液按重量计使用以下成分制成：体积分数5%的草酸溶液20份、体积分数78%的乙醇溶液15份、壳聚糖5份；（2）、取碳纳米管，将碳纳米管与质量分数12%的硝酸溶液浸泡处理1-2h，浸泡过程中使用超声波震荡处理，然后使用去离子水对碳纳米管进行清洗，再使用体积分数70%的乙醇溶液浸洗3次，将碳纳米管放入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，搅拌处理12-15min，烘干；（3）、将步骤（1）得到的玄武岩纤维、步骤（2）得到的碳纳米管和硅烷偶联剂KH550按重量比100∶3-5∶1-1.2的比例混合，在40℃、1200r/min的转速下处理85-100min，得到改性玄武岩纤维。
2.根据权利要求1所述的一种具有隔音作用的墙纸的制备方法，其特征在于，所述无机填料使用以下方法制备：取相应分量的石英纤维、玄武岩纤维、云母粉，在1200-1500r/min的转速下处理1-2h，然后加入纳米氧化锌，继续搅拌1h，得到无机填料。
3.根据权利要求1所述的一种具有隔音作用的墙纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中挤出机的各区温度为：一区142±1℃，二区156±1℃，三区165±1℃，四区168±1℃，五区175±1℃，机头174±1℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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