CN110318287A - 一种吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：浆料的选择、磨浆、配浆、抄造、烘干、浸渍，所述吸音阻燃型纤维复合材料的浆料包括30％～70％的漂白针叶木浆、20％～40％的玻璃纤维，10％～30％的阔叶木浆。其中针叶木的打浆度为18～30°SR；阔叶木浆的打浆度为13～25°SR。然后浸渍0.5％～2％的增塑剂，1％～3％的胶黏剂、3％～5％的阻燃剂。本发明结合各种措施制备的一种质地轻、透气性良好、吸音和阻燃性能优异的纤维复合材料，拓宽了玻璃纤维的应用领域，对新型建筑装饰材料的开发及成本及降低具有重要意义。

Description

一种吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及特种纸基功能材料领域，具体涉及一种可用作建筑装饰材料的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法。
背景技术
玻璃纤维与植物纤维混合，可以有效的发挥玻璃纤维和植物纤维各自优点，玻璃纤维是一种应用广泛的复合材料，具有质轻、高强、耐腐蚀、电绝缘、隔热吸音及性价比高等优异特性。天然纤维(如植物纤维)吸声的频带宽，能有效吸收噪音，但其耐火隔热性能差，容易引发火灾，且使用范围有一定的限制。因此很有必要研究兼具吸音和阻燃性能的复合材料。玻璃纤维在吸音阻燃材料的研究方面具有很高的利用价值，近年来，纤维类的吸声材料由最初的天然纤维到人工合成纤维，由功能单一到多样化，复合型吸声材料已经成为主流趋势。使用玻璃纤维替代部分植物纤维来制备吸音阻燃材料，可节约大量的植物纤维，降低成本，减少环境污染。
目前，在很多民用建筑和工业建筑中都需要使用吸音阻燃材料。这种吸音阻燃型纤维复合材料由于其质地轻，透气性良好，且具有优异的吸音阻燃效果，是市场上急需的特种材料之一。
由于国内目前对纤维型吸音阻燃材料的研究起步较晚，虽然进行了一些基础性研究，也取得了一定的进展，但在生产实践过程中还存在很多问题，尤其与国外产品相比较，国内的吸音阻燃产品存在紧度大，松厚度低，材料脆性大，阻燃剂易吸潮且吸音效果较差等缺点，选用玻璃纤维和植物纤维，基于特种纸生产的技术理论，探索合适的生产工艺，可以得到质轻且吸音阻燃性能优异的纤维复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法。所制备的吸音阻燃型纤维复合材料质地轻、透气性良好、阻燃和吸音效果优异，拓宽了玻璃纤维的应用领域，对建筑装饰材料的开发及成本及降低具有重要意义。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡后经磨浆预处理，并将浆料拧干、平衡水分得针叶木浆；
2)按质量百分比将30％～70％的针叶木浆、20％～40％的玻璃纤维和10％～30％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到玻纤和植物纤维的混合浆料；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.5％～1％的助留剂，在纸样抄取器上抄造成形；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内烘干得原纸；
5)浸渍液配制：取增塑剂、胶黏剂和阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为0.5％～2％，胶黏剂质量浓度为1％～3％、阻燃剂质量浓度为3％～5％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍后放入热风循环干燥箱中烘干得吸音阻燃型纤维复合材料
所述步骤1)针叶木浆板在水中浸泡时间为4h以上，采用PFI磨浆机打浆度为18～30°SR，浆料平衡水分时间至少为24h。
所述步骤2)的针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm，混合浆料的打浆度为15～30°SR。
所述步骤3)的助剂为阳离子型助留剂，抄造成形的纸页定量为45-50g/m2。
所述步骤4)中烘干温度为105℃，干度控制在50％～90％。
所述步骤5)的增塑剂为水溶性增塑剂，胶黏剂为丙烯酸树脂胶黏剂，阻燃剂为氮系阻燃剂或三聚氰胺类阻燃剂。
所述步骤5)原纸在浸渍液中浸渍10-60s。
所述步骤5)的干燥温度为140-160℃，干燥时间为5-8min。
本发明的有益效果是：
首先，本发明将植物纤维与玻璃纤维混合抄造，在不添加分散剂的情况下也可使玻璃纤维在悬浮液中均匀分散，有效地改善了单一玻璃纤维分散性差且易于沉降的问题，保证了纤维复合材料外观和性能的均一，避免了纤维分散不均导致的性能下降。
其次，通过对针叶木浆的磨浆预处理保证了原纸具有一定的强度，并增加了纤维的吸收性，减少了胶黏剂的用量。与针叶木浆相比，本发明选择再配抄一定比例木素含量高且纤维长度较短的阔叶木APMP浆，并通过添加阳离子助留剂来提高细小纤维留着率，提高了纤维复合材料的松厚度和孔隙率，进而有效增强了纤维复合材料的吸音效果。且能避免由于针叶木纤维打浆度过高而导致纸页紧度增加，成纸透气度下降明显的问题出现。并通过配抄不同纤维原料，调节植物纤维/玻璃纤维的用量，保证在浸渍干燥后纤维复合材料的定量小于60g/m2。
最后，通过浸渍胶黏剂来增强玻璃纤维和植物纤维的结合能力，浸渍阻燃剂赋予材料一定的阻燃性能，并在原纸浸渍粘结剂的同时，对其浸渍增塑剂，削弱植物纤维之间的氢键结合，通过增塑剂与APMP浆的协同作用，进一步改进基材的柔软性，降低紧度，提高材料的松厚度和孔隙率，使纤维复合材料的紧度小于0.249g/cm3，松厚度大于4.01cm3/g，抗张强度大于15N/15mm，阻燃效果达到一级阻燃，吸音系数最高可达0.8。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡4h以上，然后采用PFI磨浆机磨浆使打浆度为18°SR，并将浆料拧干、平衡水分至少为24h得针叶木浆；
2)按质量百分比将60％的针叶木浆、30％的玻璃纤维和10％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到打浆度为15°SR的玻纤和植物纤维的混合浆料，其中针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.5％的阳离子型助留剂，在纸样抄取器上抄造成形，纸页定量为45-50g/m2；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内在105℃烘干得干度为50％的原纸；
5)浸渍液配制：取SG系列增塑剂、苯丙乳液胶黏剂和氮系阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为0.5％，胶黏剂质量浓度为1％、阻燃剂质量浓度为3％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍各30s后放入热风循环干燥箱中于140℃烘干8min得吸音阻燃型纤维复合材料。
按本发明所述的方法制备的吸音阻燃型纤维复合材料，其定量为50.15g/m2，紧度为0.232g/cm3，松厚度为4.31cm3/g，抗张强度为16.5N/15mm，2级阻燃，最大吸音系数可达0.6。
实施例2
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡4h以上，然后采用PFI磨浆机磨浆使打浆度为23°SR，并将浆料拧干、平衡水分至少为24h得针叶木浆；
2)按质量百分比将40％的针叶木浆、40％的玻璃纤维和20％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到打浆度为15°SR的玻纤和植物纤维的混合浆料，其中针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.5％的阳离子型助留剂，在纸样抄取器上抄造成形，纸页定量为45-50g/m2；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内在105℃烘干得干度为50％的原纸；
5)浸渍液配制：取SG系列增塑剂、纯丙乳液胶黏剂和三聚氰胺类阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为1％，胶黏剂质量浓度为2％、阻燃剂质量浓度为5％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍各10s后放入热风循环干燥箱中于150℃烘干6min得吸音阻燃型纤维复合材料。
按本发明所述的方法制备的吸音阻燃型纤维复合材料，其定量为51.78g/m2，紧度为0.221g/cm3，松厚度为4.53cm3/g，抗张强度为15.3N/15mm，2级阻燃，最大吸音系数可达0.69。
实施例3
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡4h以上，然后采用PFI磨浆机磨浆使打浆度为25°SR，并将浆料拧干、平衡水分至少为24h得针叶木浆；
2)按质量百分比将60％的针叶木浆、20％的玻璃纤维和20％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到打浆度为28°SR的玻纤和植物纤维的混合浆料，其中针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.8％的阳离子型助留剂，在纸样抄取器上抄造成形，纸页定量为45-50g/m2；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内在105℃烘干得干度为60％的原纸；
5)浸渍液配制：取SG系列增塑剂、苯丙乳液胶黏剂和氮系阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为2％，胶黏剂质量浓度为3％、阻燃剂质量浓度为4％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍各50s后放入热风循环干燥箱中于160℃烘干5min得吸音阻燃型纤维复合材料。
按本发明所述的方法制备的吸音阻燃型纤维复合材料，其定量为52.26g/m2，紧度为0.223g/cm3，松厚度为4.48cm3/g，抗张强度为16.2N/15mm，2级阻燃，最大吸音系数可达0.65。
实施例4
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡4h以上，然后采用PFI磨浆机磨浆使打浆度为30°SR，并将浆料拧干、平衡水分至少为24h得针叶木浆；
2)按质量百分比将30％的针叶木浆、40％的玻璃纤维和30％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到打浆度为30°SR的玻纤和植物纤维的混合浆料，其中针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.6％的阳离子型助留剂，在纸样抄取器上抄造成形，纸页定量为45-50g/m2；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内在105℃烘干得干度为80％的原纸；
5)浸渍液配制：取SG系列增塑剂、纯丙乳液胶黏剂和三聚氰胺类阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为1.5％，胶黏剂质量浓度为2.5％、阻燃剂质量浓度为3.5％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍各60s后放入热风循环干燥箱中于145℃烘干7min得吸音阻燃型纤维复合材料。
按本发明所述的方法制备的吸音阻燃型纤维复合材料，其定量为51.65g/m2，紧度为0.213g/cm3，松厚度为4.70cm3/g，抗张强度为14.8N/15mm，2级阻燃，最大吸音系数可达0.78。
实施例5
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡4h以上，然后采用PFI磨浆机磨浆使打浆度为20°SR，并将浆料拧干、平衡水分至少为24h得针叶木浆；
2)按质量百分比将70％的针叶木浆、20％的玻璃纤维和10％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到打浆度为20°SR的玻纤和植物纤维的混合浆料，其中针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.9％的阳离子型助留剂，在纸样抄取器上抄造成形，纸页定量为45-50g/m2；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内在105℃烘干得干度为70％的原纸；
5)浸渍液配制：取SG系列增塑剂、苯丙乳液胶黏剂和氮系阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为1.8％，胶黏剂质量浓度为1.5％、阻燃剂质量浓度为4.5％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍各20s后放入热风循环干燥箱中于155℃烘干6min得吸音阻燃型纤维复合材料。
按本发明所述的方法制备的吸音阻燃型纤维复合材料，其定量为52.68g/m2，紧度为0.216g/cm3，松厚度为4.62cm3/g，抗张强度为17.8N/15mm，1级阻燃，最大吸音系数可达0.75。
实施例6：
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡4h以上，然后采用PFI磨浆机磨浆使打浆度为28°SR，并将浆料拧干、平衡水分至少为24h得针叶木浆；
2)按质量百分比将50％的针叶木浆、25％的玻璃纤维和25％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到打浆度为25°SR的玻纤和植物纤维的混合浆料，其中针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量1％的阳离子型助留剂，在纸样抄取器上抄造成形，纸页定量为45-50g/m2；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内在105℃烘干得干度为90％的原纸；
5)浸渍液配制：取SG系列增塑剂、纯丙乳液胶黏剂和三聚氰胺类阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为1.3％，胶黏剂质量浓度为2％、阻燃剂质量浓度为4％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍各40s后放入热风循环干燥箱中于150℃烘干7min得吸音阻燃型纤维复合材料。

Claims (8)

1.一种吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)磨浆：取针叶木浆板在水中浸泡后经磨浆预处理，并将浆料拧干、平衡水分得针叶木浆；
2)按质量百分比将30％～70％的针叶木浆、20％～40％的玻璃纤维和10％～30％的阔叶木APMP浆置于疏解机中加水，疏解1w转后得到玻纤和植物纤维的混合浆料；
3)抄造：向混合浆料中加入其质量0.5％～1％的助留剂，在纸样抄取器上抄造成形；
4)烘干：将抄造成形的湿纸幅放在热风循环干燥箱内烘干得原纸；
5)浸渍液配制：取增塑剂、胶黏剂和阻燃剂加入水中制成增塑剂质量浓度为0.5％～2％，胶黏剂质量浓度为1％～3％、阻燃剂质量浓度为3％～5％的浸渍液；
6)原纸浸渍：将步骤4)中成形的原纸平放入步骤5)的浸渍液中双面浸渍后放入热风循环干燥箱中烘干得吸音阻燃型纤维复合材料
2.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)针叶木浆板在水中浸泡时间为4h以上，采用PFI磨浆机打浆度为18～30°SR，浆料平衡水分时间至少为24h。
3.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的针叶木浆的纤维长度为5～6mm，玻璃纤维长度6～8mm，宽度9～15μm，阔叶木APMP浆的纤维长度2～3mm，混合浆料的打浆度为15～30°SR。
4.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的助留剂为阳离子型助留剂，抄造成形的纸页定量为45-50g/m2。
5.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中烘干温度为105℃，干度控制在50％～90％。
6.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的增塑剂为水溶性增塑剂，胶黏剂为丙烯酸树脂胶黏剂，阻燃剂为氮系阻燃剂或三聚氰胺类阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)原纸在浸渍液中浸渍10～60s。
8.根据权利要求1所述的吸音阻燃型纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的干燥温度为140-160℃，干燥时间为5-8min。
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