CN111805680A - 一种耐水耐火环保型碳素纤维板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐水耐火环保型碳素纤维板及其制备方法，该密度板包括如下组分：26.5‑27.5份链接剂、37.5‑38.5份木质纤维、16.5‑17.5份脲醛树脂、6.5‑7.5份天然木炭颗粒、8.5‑9.5份石蜡和0.9‑1.1份氯化铵，所述链接剂由纳米SiO₂、纳米硅藻泥、相溶剂和催化剂制成；该制备方法，包括链接剂和混合料制备、干燥、制备和后处理的工艺步骤。本申请的密度板和制备方法，创造性的引入了链接剂，其不仅具有自粘作用，有效地减少了脲醛树脂的使用量，使产品中的甲醛含量大大减少，而且能对甲醛进行吸附和处理，大大改善了产品的环保性能。再者，用链接剂代替部分木质纤维，有利于降低生产成本。

Description

一种耐水耐火环保型碳素纤维板及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰板材技术领域，具体涉及一种耐水耐火环保型碳素纤维板及其制备方法。

背景技术

密度板是板材的一种，按原料分可以分为纤维密度板、胶合密度板、刨花密度板等。纤维密度板是将木材、树枝等物体放在水中浸泡后打碎压制而成，是以木质纤维或其他植物纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂、再经铺装、成型和高温、热传导等工艺压制而成的人造板材。刨花密度板由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料，施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板，又称碎料板，主要用于家具和建筑工业及火车、汽车车厢制造。

密度板作为一种性能优良，用途广泛，综合利用率极高的新型人造板材，有着良好的市场预期和发展前景，但是，传统的密度板及其制备方法中存在以下缺陷：

1)过分依赖于脲醛树脂来提高粘结强度和密度，从而导致甲醛含量超标；

2)为了提高密度和强度，通常需要用到长的纤维，从而导致生产的高密度板均一性不好。

3)常规密度板耐水及防火等级低，不宜室内过多使用。

随着社会的发展，人们对自己的身心健康越来越重视，对生活环境的要求也越来越高。目前广泛使用的中、高密度纤维板虽然经过多种渠道改进减少板中的游离甲醛，但因各种因素，效果都不是很理想。如申请号为201010191718.5的中国专利公开的“灰黑色炭纤维环保中高密度纤维板及其制造工艺”，其利用炭黑素、炭粉及炭纤维吸附脲醛树脂中的游离甲醛，从而达到绿色环保的要求，这种方式存在的弊端是：碳粉的吸附能力有限，而且当吸收的甲醛量达到饱和时，还会再次释放出来。又如申请号为201610708333.9的中国专利公开的“一种轻烧粉作填充料的环保型中密度板”，其通过在原料配方中添加“轻烧粉”，“轻烧粉”是“轻烧镁粉”的简称，它的主要成分是氧化镁MgO，是以天然菱镁矿石为主要原料，在经过750-1100℃温度下煅烧所得产物。轻烧镁粉有很多毛细小孔，对甲醛有较强的吸附作用，这种除甲醛的方式同样存在吸附能力有限、当吸收的甲醛量达到饱和时，还会再次释放出来的弊端。

此外，木质纤维为密度板主要的原材料，生产过程中，所需木质纤维巨大，而近几年来随着林木资源的减少，木材的价格不断上涨，导致密度板生产企业的成本不断上升、利润不断下降，申请号为201610708333.9的中国专利公开的“一种轻烧粉作填充料的环保型中密度板”，其公开了利用轻烧粉填充、以便降低木材用量的技术方案，由于轻烧粉的造价比木材低，从而达到降低了成本的目的。这种方式虽然在一定程度上降低了生产成本，但从其物料配比可知，木纤维的用量达到了轻烧粉的7-8倍，因此，轻烧粉对减少木纤维用量的作用有限，进而对生产成本的影响也相对有限。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐水耐火环保型碳素纤维板及其制备方法，以便降低生产成本、降低甲醛含量、提高耐水耐火等级以及改善环保性能。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种耐水耐火环保型碳素纤维板，按重量份计包括如下组分：26.5-27.5份链接剂、37.5-38.5份木质纤维、16.5-17.5份脲醛树脂、6.5-7.5份天然木炭颗粒、8.5-9.5份石蜡和0.9-1.1份氯化铵；其中，所述链接剂由纳米SiO₂、纳米硅藻泥、相溶剂和催化剂制成。

进一步，所述链接剂中，纳米SiO₂和纳米硅藻泥的重量比为1:1.05-1.3。

进一步，所述链接剂由40wt％的纳米SiO₂、45wt％的纳米硅藻泥、10wt％的分散剂和5wt％的催化剂制成。

进一步，按重量份计包括如下组分：27份链接剂、38份木质纤维、17份脲醛树脂、7份天然木炭颗粒、9份石蜡和1份氯化铵。

一种如权利要求1所述的耐水耐火环保型碳素纤维板的制备方法，包括如下步骤：

链接剂制备：将纳米SiO₂、纳米硅藻泥混合，加入分散剂和催化剂，搅拌均匀，得到链接剂；

混合料制备：将木质纤维置于研磨机中，通入链接剂，搅拌均匀；再通入脲醛树脂、天然木炭颗粒、石蜡和氯化铵，搅拌均匀，得到混合料；

干燥：将得到的混合料挤入高温干燥管道，进行干燥，得到干燥物料；

制胚：将干燥步骤得到的干燥物料铺装成型板胚，在2-3个标准大气压压力下经150-200℃程序升温压制，得到成型毛板；

后处理：对成型毛板进行裁边、抛光后处理，得到产品。

进一步，干燥步骤中，干燥温度为160-180℃。

进一步，制胚步骤中，所述程序升温操作为：升温至150-160℃在2-3个标准压力下进行热压，保压在30min内，再升温至200-215℃保温保压压制30-60min。

本发明的有益效果：

1、创造性的引入了链接剂，链接剂的主要成分为纳米SiO₂和纳米硅藻泥，纳米SiO₂和纳米硅藻泥不仅对脲醛树脂中游离的甲醛具有吸附作用，而且纳米级的SiO₂和硅藻泥，其内部能形成“网状结构”及“微电池”，可持续产生负氧离子，将被吸附在微孔中的甲醛分解为水和二氧化碳，避免了当吸收的甲醛量饱和时、再次释放出来的弊端，大大降低了产品的甲醛含量，从而达到了绿色环保的要求。

2、利用链接剂和木炭颗粒综合吸附脲醛树脂中的甲醛，大大提高了对甲醛的吸附效果。

3、链接剂本身具有自粘作用，有效地减少了脲醛树脂的使用量，使产品中的甲醛含量大大减少。

4、用成本低的链接剂代替部分木质纤维，实现以矿代木，有效减少了木质纤维的使用量，有利于节约生产成本。

5、链接剂具备很好的防水、阻燃性能，有效提高了产品的耐水、耐火性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。

首先说明各组分的作用，具体如表1所示：

表1

接着以实施例和实验数据，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

一种耐水耐火环保型碳素纤维板，包括如下组分：26.5kg链接剂、37.5kg木质纤维、16.5kg脲醛树脂、6.5kg天然木炭颗粒、8.5kg石蜡和0.9kg氯化铵；其中，所述链接剂由40wt％的纳米SiO₂、45wt％的纳米硅藻泥、10wt％的分散剂和5wt％的催化剂制成。

具体制备时，包括如下步骤：

链接剂制备：将纳米SiO₂、纳米硅藻泥混合，加入分散剂和催化剂，搅拌均匀，得到链接剂；

混合料制备：将木质纤维置于研磨机中，通入链接剂，搅拌均匀；再通入脲醛树脂、天然木炭颗粒、石蜡和氯化铵，搅拌均匀，得到混合料；

干燥：将得到的混合料挤入高温干燥管道，进行干燥，干燥温度为160℃，得到干燥物料；

制胚：将干燥步骤得到的干燥物料铺装成型板胚，在2个标准大气压压力下经150-200℃程序升温压制，得到成型毛板；所述程序升温操作为：升温至150℃在2个标准压力下进行热压，保压25min，再升温至200℃保温保压压制40min。

后处理：对成型毛板进行裁边、抛光后处理，得到产品。

实施例2

一种耐水耐火环保型碳素纤维板，包括如下组分：27kg链接剂、38kg木质纤维、17kg脲醛树脂、7kg天然木炭颗粒、9kg石蜡和1kg氯化铵；其中，所述链接剂由40wt％的纳米SiO₂、45wt％的纳米硅藻泥、10wt％的分散剂和5wt％的催化剂制成。

具体制备时，包括如下步骤：

链接剂制备：将纳米SiO₂、纳米硅藻泥混合，加入分散剂和催化剂，搅拌均匀，得到链接剂；

混合料制备：将木质纤维置于研磨机中，通入链接剂，搅拌均匀；再通入脲醛树脂、天然木炭颗粒、石蜡和氯化铵，搅拌均匀，得到混合料；

干燥：将得到的混合料挤入高温干燥管道，进行干燥，干燥温度为170℃，得到干燥物料；

制胚：将干燥步骤得到的干燥物料铺装成型板胚，在2个标准大气压压力下经150-200℃程序升温压制，得到成型毛板；所述程序升温操作为：升温至180℃在2个标准压力下进行热压，保压20min，再升温至200℃保温保压压制50min。

后处理：对成型毛板进行裁边、抛光后处理，得到产品。

实施例3

一种耐水耐火环保型碳素纤维板，包括如下组分：27.5kg链接剂、38.5kg木质纤维、17.5kg脲醛树脂、7.5kg天然木炭颗粒、9.5kg石蜡和1.1kg氯化铵；其中，所述链接剂由40wt％的纳米SiO₂、45wt％的纳米硅藻泥、10wt％的分散剂和5wt％的催化剂制成。

具体制备时，包括如下步骤：

链接剂制备：将纳米SiO₂、纳米硅藻泥混合，加入分散剂和催化剂，搅拌均匀，得到链接剂；

混合料制备：将木质纤维置于研磨机中，通入链接剂，搅拌均匀；再通入脲醛树脂、天然木炭颗粒、石蜡和氯化铵，搅拌均匀，得到混合料；

干燥：将得到的混合料挤入高温干燥管道，进行干燥，干燥温度为180℃，得到干燥物料；

制胚：将干燥步骤得到的干燥物料铺装成型板胚，在3个标准大气压压力下经150-200℃程序升温压制，得到成型毛板；所述程序升温操作为：升温至150℃在3个标准压力下进行热压，保压30min，再升温至200℃保温保压压制60min。

后处理：对成型毛板进行裁边、抛光后处理，得到产品。

有益效果分析

通过以上实施例制得的密度板，具有如下技术效果：

1、创造性的引入了链接剂，链接剂的主要成分为纳米SiO₂和纳米硅藻泥，纳米SiO₂和纳米硅藻泥不仅对脲醛树脂中游离的甲醛具有吸附作用，而且纳米级的SiO₂和硅藻泥，其内部能形成“网状结构”及“微电池”，可持续产生负氧离子，将被吸附在微孔中的甲醛分解为水和二氧化碳，避免了当吸收的甲醛量饱和时、再次释放出来的弊端，大大降低了产品的甲醛含量，从而达到了绿色环保的要求。

2、利用链接剂和木炭颗粒综合吸附脲醛树脂中的甲醛，大大提高了对甲醛的吸附效果。

3、链接剂本身具有自粘作用，有效地减少了脲醛树脂的使用量，使产品中的甲醛含量大大减少。

4、用成本低的链接剂代替部分木质纤维，实现以矿代木，有效减少了木质纤维的使用量，有利于节约生产成本。

5、链接剂具备很好的防水、阻燃性能，有效提高了产品的耐水、耐火性能。

为进一步说明本发明密度板的防水、阻燃性能，下面以对比例进一步详细说明，对比例与实施例1-3的不同之处体现在：未使用链接剂。

由实施例1-3与对比例得到的密度板，采用GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》对高密度板的阻燃性进行检测与定级；采用GB/T22899.1-2008《纸和纸板湿膨胀率》的测定进行密度和湿膨胀率测定；采用GB/T17657-2013中甲醛释放量测定—1m³气候箱法的规定进行甲醛释放量测定；其结果如表2所示。

	阻燃性	密度g/cm<sup>3</sup>	湿膨胀率％	甲醛释放量mg/m<sup>3</sup>
					实施例1	E1	953	2.16	0.064
实施例2	E1	960	2.15	0.072
					实施例3	E1	955	2.18	0.058
对比例	易燃	950	7	0.214

表2

由表2可知，本发明提供的密度板，其密度均高于950g/cm³，湿膨胀率显著小于对比例，防水性能佳，阻燃性能高；甲醛释放量显著低于对比例，环保性能优越。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种耐水耐火环保型碳素纤维板，其特征在于，按重量份计包括如下组分：26.5-27.5份链接剂、37.5-38.5份木质纤维、16.5-17.5份脲醛树脂、6.5-7.5份天然木炭颗粒、8.5-9.5份石蜡和0.9-1.1份氯化铵；其中，所述链接剂由纳米SiO₂、纳米硅藻泥、相溶剂和催化剂制成。

2.根据权利要求1所述的耐水耐火环保型碳素纤维板，其特征在于，所述链接剂中，纳米SiO₂和纳米硅藻泥的重量比为1:1.05-1.3。

3.根据权利要求1所述的耐水耐火环保型碳素纤维板，其特征在于，所述链接剂由40wt％的纳米SiO₂、45wt％的纳米硅藻泥、10wt％的分散剂和5wt％的催化剂制成。

4.根据权利要求1所述的耐水耐火环保型碳素纤维板，其特征在于，按重量份计包括如下组分：27份链接剂、38份木质纤维、17份脲醛树脂、7份天然木炭颗粒、9份石蜡和1份氯化铵。

5.一种如权利要求1所述的耐水耐火环保型碳素纤维板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

链接剂制备：将纳米SiO₂、纳米硅藻泥混合，加入分散剂和催化剂，搅拌均匀，得到链接剂；

混合料制备：将木质纤维置于研磨机中，通入链接剂，搅拌均匀；再通入脲醛树脂、天然木炭颗粒、石蜡和氯化铵，搅拌均匀，得到混合料；

干燥：将得到的混合料进行干燥，得到干燥物料；

制胚：将干燥步骤得到的干燥物料铺装成型板胚，在2-3个标准大气压压力下经150-200℃程序升温压制，得到成型毛板；

后处理：对成型毛板进行裁边、抛光后处理，得到产品。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，干燥步骤中，干燥温度为160-180℃。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，制胚步骤中，所述程序升温操作为：升温至150-160℃在2-3个标准压力下进行热压，保压在30min内，再升温至200-215℃保温保压压制30-60min。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，干燥步骤中，将混合料挤入高温干燥管道进行干燥。