CN111253600A - 一种环保片材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保片材及其制备方法，涉及片材及其制造的技术领域，其主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；防水剂0.1～5份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份。本发明具有较优的拉伸强度、较长的使用寿命、环保可降解、隔音的优势。

Description

一种环保片材及其制备方法
技术领域
本发明涉及片材的技术领域，尤其是涉及一种环保片材及其制备方法。
背景技术
静音垫常在施工时被铺设在地面上，其位于地板下方，以起到消音、保温和防潮等作用，通过降低或阻断固体传声效应以达到消音的目的。随着生活水平的提高，人们对生活环境和生活质量都比较看重，特别是环保型静音垫成为了大家的第一首选。
现有申请公布号为CN108915210A的中国专利公开了一种具有静音垫的地板及其生产工艺，地板从上至下包括地板层、粘合层以及静音垫，静音垫可为PE发泡膜，地板的生产工艺包括：首先在静音垫上琳涂一层粘合层，使静音垫带上一层热熔薄膜；地板层在生产加工时，利用生产线上自身的温度，将带有热熔薄膜的静音垫符合在地板上。上述公开专利中的地板易操作，生产成本低。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：PE发泡膜的力学性能较低，如拉伸强度低，易变形，从而使得PE发泡膜在用作静音垫时具有较短的使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种环保片材，其具有较优的拉伸强度、较长的使用寿命的优势。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种环保片材，主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；防水剂0.1～5份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇具有良好的成膜性、粘结力和乳化性，有优良的耐油脂和耐溶剂性能，可降解；防水剂可增强片材的防水性能，降低片材发生潮湿或渗水的可能性；纤维具有优异的延伸性，且纤维的自重轻，可增强片材承载性、拉伸性的同时可减轻片材的重量；多孔中空微球具有密度低、热力学稳定性高等优异的理化性能，可提高片材的隔热和吸音性能；矿物质粉可降低片材在成形中的孔隙率，提高片材的抗裂性和耐腐蚀性能；抗菌剂可提高片材的耐腐蚀性能；保湿剂可使片材保持一定的含水率，从而降低片材发生翘曲或开裂的可能性；颜料可提高片材的物理性、防水性及耐磨性；阻燃剂可提高片材的阻燃性能，降低片材因易燃而发生事故的可能性；增稠剂可提高片材在制作过程中溶液的稳定性、调节溶液的粘稠度、提高分散相关组分的粘度而利于相关组分的分散。与现有技术相比，本方案制得的片材具有较优的拉伸性能和抗裂性能，同时又具有较优的隔音、隔热性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；水性防水剂1～5份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份。
通过采用上述技术方案，水性防水剂在增强片材的防水性能的同时，本身又具有较低的危害，对环境影响较小。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；非水性防水剂0.1～2份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份；
所述非水性防水剂选自聚氨酯、脂肪酸类防水剂和硬脂酸类防水剂中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，非水性防水剂能够渗透到物体深层，可以很好的增强片材的防水性能，可根据片材实际的用途需求，选择非水性防水剂。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述纤维选自木纤维、纸纤维、麻纤维、碳纤维、玻璃纤维、PP纤维和聚酯纤维中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，利用纤维本身优异的延伸性以增强片材的抗拉性，提高片材的稳定性和承载性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗菌剂选自钛类抗菌剂、壳聚糖和银离子抗菌剂中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，利用抗菌剂增强片材的耐腐蚀性能，使得片材具有较长的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述阻燃剂选自卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氢氧化镁和氢氧化铝中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，利用阻燃剂降低片材发生燃烧的可能性，从而降低安全事故发生的可能性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增稠剂选自羧甲基纤维素和羧乙基纤维素中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，利用增稠剂提高片材在制作过程中溶液的稳定性，调节溶液的粘度，利于片材成型。
本发明的发明目的二是提供一种环保片材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方量，取聚乙烯醇，加入50℃～95℃水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取纤维、多孔中空微球、矿物质粉、抗菌剂、保湿剂、颜料、阻燃剂、增稠剂，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为0.5～130mm；
S4、将S3中制得的片材置于50℃～95℃温度下烘干；
S5、按配方量，在S4中烘干的片材表面施覆防水剂；
S6、将S5中制得的片材置于50℃～95℃温度下烘干，制得所述的环保片材。
通过采用上述技术方案，加热搅拌可加快聚乙烯醇的溶解，片材的厚度为0.5～130mm满足了不同企业对产品的厚度需求，使其具有较大的使用范围，在片材表面施覆防水剂，可有效增强片材的防水性能，使得生产出的片材能够满足企业的质量要求。
本发明的发明目的三是提供一种环保片材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入50℃～95℃的含有水性防水剂的水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取纤维、多孔中空微球、矿物质粉、抗菌剂、保湿剂、颜料、阻燃剂、增稠剂，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为0.5～130mm；
S4、将S3中制得的片材置于50℃～95℃温度下烘干，制得所述的环保片材。
通过采用上述技术方案，直接将水性防水剂加入水中，再混合剩余的组分，使得制得的片材具有较优的防水性能；片材的厚度为0.5～130mm满足了不同企业对产品的厚度需求，使其具有较大的使用范围。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.利用纤维和矿物质粉在增强片材的抗拉性和承载性能的同时，又使得片材具有较轻的质量；
2.本发明中所用均为可降解、毒性低或无毒性的组分，使得片材具有环保可降解的性能，对环境具有较低的污染；
3.通过添加防水剂和抗菌剂，有效提高片材的防水抗菌性能，使得片材具有较长的实用寿命；
4.通过添加阻燃剂可降低片材的易燃性，从而降低安全事故发生的可能性；
5.本发明公开的环保片材具有较大的使用范围，可将该环保片材复合于PVC地板、PP装饰层、聚氨酯装饰层、木塑地板、实木地板、实木复合地板、MGO地板、以MGO为基材的复合木地板、以MGO为基材的石材地板等多种地板的背面，用于隔音；
6.本发明公开的环保片材具有较大的使用范围，可用作地面装饰材料，可将装饰面层如PVC装饰面、PP装饰面、聚氨酯装饰层、三聚氰胺装饰面、实木装饰面、石材装饰面、软瓷装饰面、陶瓷装饰面等使用胶黏剂复合于该片材的表面或两面，且该片材的侧边可加工榫槽；
7.本发明公开的环保片材具有较大的使用范围，可用作墙面装饰材料或天花板装饰材料，可将装饰面层如PVC装饰面、PP装饰层、聚氨酯装饰层、三聚氰胺装饰面、实木装饰面、石材装饰面、搪瓷装饰面、软磁装饰面等复合于该片材的表面或两面，且该片材侧边可加工榫槽；
8.本发明公开的环保片材具有较大的使用范围，可用作打印或印刷装饰材料，该片材表面可打印或印刷花纹；可用作包装材料，该片材可用于制备包装盒；可用作内衬、填充材料，该片材可作为填充内衬，如箱包内衬等。
具体实施方式
实施例一
本发明公开了一种环保片材，原料包括以下重量份的组分：聚乙烯醇20份；水30份；聚氨酯0.5份；碳纤维8份；多孔中空微球1份；粘土0.1份；壳聚糖2份；保湿剂2份；PP颜料2份；氢氧化铝1份；羧甲基纤维素2份。
本实施例中环保片材的制备方法如下：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入60℃水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取碳纤维、多孔中空微球、粘土、壳聚糖、保湿剂、PP颜料、氢氧化铝、羧甲基纤维素，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为30mm；
S4、将S3中制得的片材置于50℃温度下烘干；
S5、按配方量，在S4中烘干的片材表面涂布聚氨酯；
S6、将S5中制得的片材置于50℃温度下烘干，修边至所需尺寸，制得所述的环保片材。
实施例二
本发明公开了一种环保片材，原料包括以下重量份的组分：聚乙烯醇30份；水45份；聚氨酯1份；碳纤维15份；多孔中空微球3份；粘土10份；壳聚糖1.5份；保湿剂1.5份；PP颜料1.6份；氢氧化铝3份；羧甲基纤维素1.6份。
本实施例中环保片材的制备方法如下：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入80℃水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取碳纤维、多孔中空微球、粘土、壳聚糖、保湿剂、PP颜料、氢氧化铝、羧甲基纤维素，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为30mm；
S4、将S3中制得的片材置于70℃温度下烘干；
S5、按配方量，在S4中烘干的片材表面涂布聚氨酯；
S6、将S5中制得的片材置于70℃温度下烘干，修边至所需尺寸，制得所述的环保片材。
实施例三
本发明公开了一种环保片材，原料包括以下重量份的组分：聚乙烯醇40份；水55份；聚氨酯2份；碳纤维20份；多孔中空微球7份；粘土20份；壳聚糖1份；保湿剂1份；PP颜料0.8份；氢氧化铝6份；羧甲基纤维素0.9份。
本实施例中环保片材的制备方法如下：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入95℃水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取碳纤维、多孔中空微球、粘土、壳聚糖、保湿剂、PP颜料、氢氧化铝、羧甲基纤维素，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为30mm；
S4、将S3中制得的片材置于90℃温度下烘干；
S5、按配方量，在S4中烘干的片材表面涂布聚氨酯；
S6、将S5中制得的片材置于90℃温度下烘干，修边至所需尺寸，制得所述的环保片材。
实施例四
本发明公开了一种环保片材，原料包括以下重量份的组分：聚乙烯醇50份；水60份；聚氨酯0.8份；碳纤维1份；多孔中空微球5份；粘土30份；壳聚糖0.1份；保湿剂0.5份；PP颜料0.1份；氢氧化铝10份；羧甲基纤维素0.5份。
本实施例中环保片材的制备方法如下：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入95℃水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取碳纤维、多孔中空微球、粘土、壳聚糖、保湿剂、PP颜料、氢氧化铝、羧甲基纤维素，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为30mm；
S4、将S3中制得的片材置于170℃温度下烘干；
S5、按配方量，在S4中烘干的片材表面涂布聚氨酯；
S6、将S5中制得的片材置于170℃温度下烘干，修边至所需尺寸，制得所述的环保片材。
实施例五
本发明公开了一种环保片材，原料包括以下重量份的组分：聚乙烯醇40份；水55份；水性防水剂2份；碳纤维8份；多孔中空微球7份；粘土20份；壳聚糖1份；保湿剂1份；PP颜料0.8份；氢氧化铝6份；羧甲基纤维素0.9份。
本实施例中环保片材的制备方法如下：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入50℃～95℃的含有甲基硅酸钠的水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取碳纤维、多孔中空微球、粘土、壳聚糖、保湿剂、PP颜料、氢氧化铝、羧甲基纤维素加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为30mm；
S4、将S3中制得的片材置于95℃温度下烘干，修边至所需尺寸，制得所述的环保片材。
实施一至实施例五中：聚乙烯醇购买自上海阿拉丁生化股份有限公司；水性防水剂为甲基硅酸钠，购买自武汉卡诺斯科技有限公司；聚氨酯购买自辽宁庆阳特种化工有限公司；碳纤维购买自福斯曼科技（北京）有限公司，碳纤维的长度为25mm、直径为10um；多孔中空微球为多孔中空二氧化硅微球，购买自中科雷鸣（北京）科技有限公司；粘土购买自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；壳聚糖购买自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；保湿剂为甘油，购买自台山市长顺甘油制品有限公司；PP颜料购买自宇虹颜料股份有限公司；氢氧化铝购买自上海阿拉丁生化股份有限公司；羧甲基纤维素购买自上海阿拉丁生化股份有限公司。
为了更好的说明本发明的效果，以下选取市面常见的作为静音层的材料作为对照例，具体如下：
对照例一
自常州绿之源高分子材料有限公司购买的降解率为90%的聚乙烯醇膜。
对照例二
自武汉市凯帝塑料制品有限公司购买的PE发泡膜。
对照例三
与实施例三的区别在于：对照例三不添加纤维。
对照例四
与实施例三的区别在于：对照例四不添加粘土。
针对实施例一至实施例五制得的环保片材，以及对照例一中的聚乙烯醇膜和对照例二中的PE发泡膜进行降解试验，试验如下：
试验一：酸降解试验
分别称量各片材的重量，将各片材分别浸入0.1mol/L的盐酸中，于室温下放置60天，取出，除去表面残留的盐酸，再次称量各片材的重量，根据如下公式计算出各片材的降解率，并记录：
降解率=（片材初始重量-片材最终重量）/片材最终重量*100%
式中片材的重量单位为g。
试验二：碱降解试验
分别称量各片材的重量，将各片材分别浸入0.1mol/L的氢氧化钠中，于室温下放置60天，取出，除去表面残留的盐酸，再次称量各片材的重量，根据如下公式计算出各片材的降解率，并记录：
降解率=（片材初始重量-片材最终重量）/片材最终重量*100%
式中片材的重量单位为g。
试验三：氧化降解试验
分别称量各片材的重量，将各片材分别浸入含量为30%的双氧水中，于室温下放置60天，取出，除去表面残留的盐酸，再次称量各片材的重量，根据如下公式计算出各片材的降解率，并记录：
降解率=（片材初始重量-片材最终重量）/片材最终重量*100%
式中片材的重量单位为g。
试验一至试验三中的结果如表一：
Figure 492672DEST_PATH_IMAGE001
由表一可知，与对照例一与对照例二相比，实施例一至实施例五中片材的降解率均大于对照例一和对照例二，且接近于对照例一，表明本发明公开的环保片材具有较好的降解性能，对环境具有较低的影响。
试验四：隔音性能试验
根据标准号为ASTM E2179（地板覆盖物在降低穿过混凝土地面传播的碰撞声音效果的实验室测量的标准试验方法）对环保片材进行隔音性能测试，结果如表二：
Figure 816337DEST_PATH_IMAGE002
由表二可知，与对照例一和对照例二相比，实施例一至实施例五的隔声量均大于对照例一和对照例二，表明本发明公开的环保片材具有较优的隔音效果。
试验五：利用电动油毡不透水仪测试防水性能
（1）在系统无气泵压力的情况下，关闭放水阀8、透水盘截止阀9、10、11，打开加水阀6、放气阀7，向气液转换缸内加水至距缸顶50mm处；
（2）调节减压阀，使气压达到试验要求的压力，分别慢慢旋开透水盘截止阀9、10、11，使水缓慢充满不透水盘后关闭截止阀，然后试样放在不透水盘上，用压盖将试样固定在透水盘上，并用螺栓压紧压盖；
（3）打开电源开关，并将报警开关旋到“开”的位置，调整时间继电器至5h，分别打开截止阀、9、10、11；
（4）将计时旋钮开关置于“开”位置，开始计时，计时完毕后发出讯响信号，打开计时开关，取出试样。
判断标准：当试样出现透水现象后，电动油毡不透水仪会自动发出声光报警。
本试验针对实施例一至实施例五制得的的环保片材，以及对照例一中的聚乙烯醇膜和对照例二中的PE发泡膜各重复8次试验，记录出现的透水次数并计算透水率，透水率=出现的透水次数/8*100%。试验结果如表三：
Figure 940282DEST_PATH_IMAGE003
由表三可知，实施例一至实施例五的透水率均明显低于对照例一和对照例二，表明本发明中采用聚氨酯或甲基硅酸钠作为防水剂可有效提高片材的防水性能。
试验六：拉伸性能试验
将实施例三中的片材、对照例二中的聚乙烯醇膜以及对照例三和对照例四中的片材制成厚度为0.5mm、长度为80mm、宽度为10mm，再根据标准号GB 13022-91（塑料拉伸性能试验方法），找出应力-应变曲线中屈服点所对应的应变值，即伸长率值，以此判断各试样的拉伸性能。试验结果如表四：
Figure 411190DEST_PATH_IMAGE004
表四中：伸长率=(L- L0)/ L0*100%,式中L0为各试样的初始长度，L为屈服点所对应的伸长。
由表四可知，与对照例二相比，对照例三、对照例四和实施例三中片材的伸长率均大于对照例二，表明本发明公开的环保片材具有较优的拉伸性能。与对照例三和对照例四相比，实施例三的伸长率均大于对照例三和对照例四，表明本发明中添加的碳纤维和粘土可有效增强片材的拉伸性能。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保片材，其特征在于，主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；防水剂0.1～5份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份。
2.根据权利要求1所述的一种环保片材，其特征在于，主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；水性防水剂1～5份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份。
3.根据权利要求1所述的一种环保片材，其特征在于，主要由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇20～50份；水40～60份；非水性防水剂0.1～2份；纤维1～20份；多孔中空微球1～7份；矿物质粉0.1～30份；抗菌剂0.1～2份；保湿剂0～2份；颜料0～2份；阻燃剂0～10份；增稠剂0～2份；
所述非水性防水剂选自聚氨酯、脂肪酸类防水剂和硬脂酸类防水剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种环保片材，其特征在于：所述纤维选自木纤维、纸纤维、麻纤维、碳纤维、玻璃纤维、PP纤维和聚酯纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种环保片材，其特征在于：所述抗菌剂选自钛类抗菌剂、壳聚糖和银离子抗菌剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种环保片材，其特征在于：所述阻燃剂选自卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氢氧化镁和氢氧化铝中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种环保片材，其特征在于：所述增稠剂选自羧甲基纤维素和羧乙基纤维素中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种环保片材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按配方量，取聚乙烯醇，加入50℃～95℃水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取纤维、多孔中空微球、矿物质粉、抗菌剂、保湿剂、颜料、阻燃剂、增稠剂，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为0.5～130mm；
S4、将S3中制得的片材置于50℃～95℃温度下烘干；
S5、按配方量，在S4中烘干的片材表面施覆防水剂；
S6、将S5中制得的片材置于50℃～95℃温度下烘干，制得所述的环保片材。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种环保片材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按配方量，取聚乙烯醇粉末，加入50℃～95℃的含有水性防水剂的水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得一级混合物；
S2、按配方量，取纤维、多孔中空微球、矿物质粉、抗菌剂、保湿剂、颜料、阻燃剂、增稠剂，加入S1中的一级混合物中，搅拌，得二级混合物；
S3、将S2中得的二级混合物压延成片材，片材厚度为0.5～130mm；
S4、将S3中制得的片材置于50℃～95℃温度下烘干，制得所述的环保片材。
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