CN111910444A

CN111910444A - 一种具有阻燃吸附性能的墙纸

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Publication number: CN111910444A
Application number: CN202010806416.8A
Authority: CN
Inventors: 陈兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2020-11-10

Abstract

本发明提供一种具有阻燃吸附性能的墙纸，属于装饰材料领域。具体涉及一种具有阻燃吸附性能的墙纸及其制备方法，所述阻燃墙纸包括墙纸基材、复合在墙纸基材上的改性石墨烯层、复合在改性石墨烯层上的阻燃层。所述阻燃层组合物包括聚苯乙烯基二苯基磷酸酯、凹凸棒土、纳米二氧化硅、偶联剂和水。所述改性石墨烯层组合物由丙烯酸树脂、改性石墨烯和水组成。本发明将聚苯乙烯基二苯基磷酸酯与改性石墨烯应用到墙纸上，显著提高了墙纸的耐火性与阻燃性能。并且纳米金/石墨烯能够有效地降解室内的甲醛，提高了墙纸的环保性能。此外本发明制备的阻燃墙纸制备方法简单、操作性强，易于工业化推广。

Description

一种具有阻燃吸附性能的墙纸

技术领域

本发明涉及装饰材料领域，尤其涉及一种具有阻燃吸附性能的墙纸。

技术背景

目前的装饰墙纸多采用纸质墙纸，但是纸质纤维的墙纸容易受潮发霉、腐化变色、磨损划破，在南方的潮湿气候中使用寿命较低，且纸质纤维墙纸在气候干燥，日光爆晒后就会出现变形干裂。而且一些墙纸容易吸附灰尘，不易擦洗；同时防火性较低，易燃、不耐高温。另外，现在市面上逐渐出现有树脂墙纸、织物墙纸等，但树脂墙纸所采用的树脂不环保，挥发甲醛类有害气体，对人体健康有损，且不耐擦洗，长时间容易出现褪色现象；而织物墙纸中用以与墙体粘合的黏胶中亦有采用甲醛类树脂，挥发的气体对环境污染、对人体健康有害，且容易积尘、不易清洗。

随着室内起火的事故越来越多，对人的生命财产安全带来极大的威胁，室内的装饰膜大都具有阻燃的功能，但阻燃的性能仍不够高，阻燃效果不够理想，面对火情时，灭火能力和阻火能力都有待提高。

发明内容

本发明的目的在与提供一种具有阻燃吸附性能的墙纸，该墙纸可以有效吸附室内的甲醛，还可以有效的阻隔室内火势蔓延。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种具有阻燃吸附性能的墙纸包括墙纸基材、复合在墙纸基材上的改性石墨烯层、复合在改性石墨烯层上的阻燃层。

所述的阻燃层由以下组分组成：

所述纳米二氧化硅粒径在50-100纳米。

所述聚苯乙烯基二苯基磷酸酯结构式如下：

其中n为2-200之间的整数。

进一步地，n为100-150之间的整数。

所添加的凹凸棒土与聚苯乙烯基二苯基磷酸酯形成协效作用，能够有效提高体系的整体阻燃效率。

本发明还提供了该复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比，在水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，60-80℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

2)按配比，在水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯、凹凸棒土，搅拌下加热到120-200℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，保持相同温度下搅拌3-5小时，使得该涂层具有保持一定粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述阻燃涂层组合物能够显著提高墙纸的耐高温性能，采用的纳米二氧化硅能够提高体系的分散性和强度，与凹凸棒土和聚苯乙烯基二苯基磷酸酯并用，显著提高墙纸的耐热性。

所述的凹凸棒土具有抑制微生物生长和吸收有毒挥发成分的性质，能够有效提高墙纸的抑菌性能与使用寿命。

所述的聚苯乙烯基二苯基磷酸酯(化合物I)由以下过程制备：

1)制备苯乙烯基二苯基磷酸酯单体：

采用一锅两步法的反应，用甲苯作为溶剂，8％的氯化铝作为催化剂，首先在40℃下摩尔比为2:1的苯酚与三氯氧磷反应一个小时，之后升温到80℃，加入1.5当量的4-乙烯基苯酚，反应3个小时。结束反应后重结晶得到苯乙烯基二苯基磷酸酯单体。

2)以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，甲苯为溶剂，加入苯乙烯基二苯基磷酸酯单体，通氮气的条件下，85℃反应30分钟左右。将反应液倒入乙醇中使聚苯乙烯基二苯基磷酸酯沉析出来。过滤烘干，待用。

所述改性的石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 10-40份

改性石墨烯 20-80份

水 10-35份。

所述改性石墨烯由以下过程制备：

将氧化石墨烯溶解在去离子水中，超声30分钟，使其均匀分散在水中，缓慢加入0.1mol/L的氯金酸溶液，继续超声30分钟后加入0.25mol/L的硼氢化钠溶液，然后在120℃下反应4小时。之后通过离心分离，用去离子水洗涤三次，得到改性的纳米金/石墨烯。

所述的纳米金/石墨烯能够有效吸附氨气、甲醛等有毒有害气体，石墨烯上的负载的纳米金能够利用空气中的氧气，将吸附的甲醛氧化，使其降解为二氧化碳与水，从根本上解决了二次污染。

本发明还提供了该改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在水中加入丙烯酸树脂，加热到80℃，搅拌使其均匀分散。

2)将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到120-160℃，搅拌4小时，得到所述改性石墨烯层组合物。

所述改性石墨烯层组合物具有较强的黏连强度，当涂覆到墙纸基材后，能赋予纸张所必须拉伸强度，撕裂强度，抗张强度，耐破度等性能。

其中所述墙纸基材为木浆纸、纯纸、无纺纸、无纺布、平织布、棉织布、化纤织物中的一种、优选为无纺布。

本发明的一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

1)复合改性石墨烯层：在墙纸基材上通过喷涂方式将改性石墨烯组合物涂覆上，经过120℃干燥。

2)复合阻燃涂层：利用喷涂方式，在所述复合改性石墨烯层上复合阻燃涂层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可得到。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过涂覆具有纳米金/石墨烯的吸附涂层可以吸附分解甲醛、苯等有毒气体，此外采用丙烯酸树脂可以提高墙纸的抗水性能，更易于清洗污渍，具有防尘作用。

2.本发明通过涂覆凹凸棒土与聚苯乙烯基二苯基磷酸酯共同作用的阻燃层，显著提高墙纸的耐火性能，通过添加的纳米二氧化硅能够有效提高墙纸的机械性能。所添加的凹凸棒土还能有效抑制细菌，延长墙纸的使用寿命。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1-5的具有阻燃吸附性能的墙纸的结构示意图；

图2为甲醛去除率曲线图。

其中，1为阻燃涂层，2为改性石墨烯层，3为墙纸基层。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

制备化合物I

1)制备化合物I的单体(苯乙烯基二苯基磷酸酯)：

采用一锅两步法的反应，用甲苯作为溶剂，8％的氯化铝作为催化剂，首先在40℃下摩尔比为2:1的苯酚与三氯氧磷反应一个小时，之后升温到80℃，加入1.5当量的4-乙烯基苯酚，反应3个小时。结束反应后重结晶得到苯乙烯基二苯基磷酸酯。

2)以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，甲苯为溶剂，加入苯乙烯基二苯基磷酸酯，通氮气的条件下，85℃反应30分钟左右。将反应液倒入乙醇中使聚苯乙烯基二苯基磷酸酯沉析出来。过滤烘干，待用。

改性石墨烯的制备：

实施例1

如图1所示，一种具有阻燃吸附性能的墙纸包括墙纸基材、复合在墙纸基材上的改性石墨烯层、复合在改性石墨烯层上的阻燃层。

阻燃层由以下组分组成：

所述纳米二氧化硅粒径在50-100纳米。

该复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在20份的水中加入40份纳米二氧化硅和4.5份的偶联剂，70℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

2)按上述配比，在30份的水中加入80份的聚苯乙烯基二苯基磷酸酯、50份的凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

改性的石墨烯涂层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 40份

改性石墨烯 80份

水 35份

改性石墨烯涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在水中加入丙烯酸树脂，加热到80℃，搅拌使其均匀分散成悬浊液。

2)按上述配比，将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到140℃，搅拌4小时，得到所述石墨烯层组合物。

一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

1)复合改性石墨烯层：在墙纸基材上通过喷涂方式将石墨烯层组合物涂覆上，经过120℃干燥。

2)复合阻燃涂层：利用喷涂方式，在所述复合改性石墨烯层上复合阻燃层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可得到阻燃墙纸。

实施例2

阻燃层由以下组分组成：

复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在20份的水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，70℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

2)按上述配比，20份的水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯、凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述改性的石墨烯涂层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 35份

改性石墨烯 75份

水 30份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤：

2)按上述配比，将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到140℃，搅拌4小时，得到改性石墨烯层组合物。

本发明的一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

1)复合纳米金/石墨烯吸附涂层：在墙纸基材上通过喷涂方式将改性石墨烯层组合物涂覆上，经过120℃干燥。

2)复合阻燃涂层：利用喷涂方式，在所述复合石墨烯吸附涂层上复合阻燃层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可得到阻燃墙纸。

实施例3

所述的阻燃层由以下组分组成：

阻燃层的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述配比，在15份的水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，70℃搅拌下4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

(2)按上述配比，在15份的水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯和凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述改性石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 30份

改性石墨烯 70份

水 25份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤：

2)按上述配比，将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到140℃，搅拌4小时，得到所述石墨烯涂层组合物。

一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

1)复合改性的石墨烯层：在墙纸基材上通过喷涂方式将改性石墨烯层组合物涂覆上，经过120℃干燥。

2)复合阻燃涂层：利用喷涂方式，在所述复合改性石墨烯层上复合阻燃层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可得到。

实施例4

所述的阻燃层由以下组分组成：

阻燃层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在10份的水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，70℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

2)按上述配比，在10份的水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯和凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述改性石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 25份

改性石墨烯 65份

水 20份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤:

一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

1)复合改性石墨烯层：在墙纸基材上通过喷涂方式将改性石墨烯层组合物涂覆上，经过120℃干燥。

2)复合阻燃涂层：利用喷涂方式，在所述改性石墨烯层上复合阻燃层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可得到阻燃墙纸。

实施例5

所述的阻燃层由以下组分组成：

阻燃层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在5份的水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，70℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

2)按上述配比，在5份的水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯和凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述改性石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 20份

改性石墨烯 60份

水 10份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤:

一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

2)复合阻燃层：利用喷涂方式，在所述复合改性石墨烯层上复合阻燃层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可得到阻燃墙纸。

对比例1

一种阻燃墙纸，与上述实施例1的区别在于：

所述的阻燃层由以下组分组成：

所述纳米二氧化硅粒径在50-100纳米。

对比例1还提供了该复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述配比，在水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，70℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

2)按上述配比，在水中加入聚苯乙烯和凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述改性石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 40份

改性石墨烯 80份

水 35份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤：

a.按上述配比，在水中加入丙烯酸树脂，加热到80℃，搅拌使其均匀分散。

b.按上述配比，将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到140℃，搅拌4小时，得到所述石墨烯涂层组合物。

一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

对比例2

一种阻燃墙纸，与上述实施例1的区别在于：

所述的阻燃层由以下组分组成：

所述纳米二氧化硅粒径在50-100纳米。

阻燃层的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述配比，在水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，70℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅。

(2)按上述配比，在水中加入聚苯乙烯，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到阻燃层组合物。

改性石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 40份

改性石墨烯 80份

水 35份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤：

2)按上述配比，将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到140℃，搅拌4小时，得到所述改性石墨烯层组合物。

阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

对比例3

一种阻燃墙纸，与上述实施例1的区别在于：

所述的阻燃层由以下组分组成：

阻燃层的制备方法，包括如下步骤：

2)按上述配比，在水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯和凹凸棒土，搅拌下加热到160℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节该涂层粘度，得到所述的阻燃层组合物。

所述改性石墨烯层由以下组分组成：

丙烯酸树脂 40份

氧化石墨烯 80份

水 35份

改性石墨烯层的制备方法，包括如下步骤：

2)按上述配比，将氧化石墨烯加入到上述体系中，加热到140℃，搅拌4小时，得到所述石墨烯涂层组合物。

一种阻燃墙纸的制备主要有以下步骤：

应用测试：

机械性能测试：

撕裂度GB/T455.1纸撕裂度的测定法

伸缩率GB/T451.3纸伸缩性的测法

湿强度GB/T465.2纸和纸板按规定时间浸水后抗张强度的测定法

抗张强度GB/T12914纸和纸板抗张强度的测定法

阻燃等级UL-94标准进行测试

将上述实施例1-5和对比例1-3制得的墙纸进行测试，测试结果如下所示：

由上述数据可知，本发明制得的阻燃墙纸具有较佳的邵氏硬度、抗张强度、伸缩率、撕裂强度、湿强度、阻燃性能等，且燃烧明火小，稳定性高，应用范围广。

与实施例1相比，对比实施例1和2的阻燃墙纸不采用聚苯乙烯基二苯基磷酸酯，邵氏硬度、抗张强度、伸缩率、撕裂强度、湿强度等性能均下降，其中阻燃等级显著下降，说明本发明通过采用聚苯乙烯基二苯基磷酸酯与凹凸棒土共同作用，提高其阻燃、防火性能。

甲醛降解性能测试：

在25℃下，将制得的阻燃墙纸应用到处理室内低浓度的甲醛气体。装置为36L的有机玻璃手套箱内，内部注入甲醛气体并使其达到目标浓度，将墙纸放入，进行催化降解实验。每隔5分钟取样一次，测定甲醛气体浓度，结果如图2所示。

由图2可知，通过与对比实施例3对比发现，本发明所添加的纳米金/石墨烯所制得的阻燃墙纸具有较佳的甲醛降解性能。

抑菌性能测定：

按照GB/T21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性能测试法及防霉效果测定，测试菌种包括：黄曲霉、黑曲霉、土曲霉、赭曲霉、白腐菌、褐腐菌；结果如下表所示：

由上表可知，本发明所制备的阻燃墙纸抗霉菌效果显著，通过实施例1与对比实施例2、对比实施例3比较，凹凸棒土与纳米金/石墨烯能够彻底消灭霉菌滋生的环境，达到长效防霉作用。

Claims

1.一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述墙纸包括墙纸基材、复合在墙纸基材上的改性石墨烯层、复合在改性石墨烯层上的阻燃层；所述阻燃层组合物由如下重量份数的原料组成：

所述改性石墨烯层组合物由如下重量份数的组合物组成：

丙烯酸树脂 10-40份

改性石墨烯 20-80份

水 10-35份。

2.根据权利要求1所述的一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述聚苯乙烯基二苯基磷酸酯的结构式如下：

其中n为2-200之间的整数。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述聚苯乙烯基二苯基磷酸酯由以下步骤制备而成：

1)采用一锅两步法，用甲苯为溶剂，AlCl₃为催化剂，催化苯酚与三氯氧磷和4-乙烯基苯酚反应，制备聚苯乙烯基二苯基磷酸酯单体；

2)用偶氮二异丁腈为引发剂制备聚苯乙烯基二苯基磷酸酯。

4.根据权利要求1所述的一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述改性石墨烯为纳米金/石墨烯。

5.根据权利要求1所述的一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述的阻燃层由以下方法制备：

1)在水中加入纳米二氧化硅和偶联剂，60-80℃下搅拌4小时，使其均匀分散，过滤、干燥得到偶联剂处理的纳米二氧化硅；

2)在水中加入聚苯乙烯基二苯基磷酸酯、凹凸棒土，搅拌下加热到120-200℃，加入所述偶联剂处理的纳米二氧化硅，搅拌分散均匀，调节粘度，得到所述的阻燃层组合物。

6.根据权利要求1所述的一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述的改性石墨烯层按如下方法制备：

1)按配比，在水中加入丙烯酸树脂，加热到80℃，搅拌使其均匀分散；

2)按配比，将改性石墨烯加入到上述体系中，加热到120-160℃，搅拌4小时，得到改性石墨烯层组合物。

7.根据权利要求1所述的一种具有阻燃吸附性能的墙纸，其特征在于：所述具有阻燃吸附性能的墙纸由以下步骤制备而成：

1)复合改性石墨烯层：在墙纸基材上通过喷涂方式将改性石墨烯层组合物涂覆上，经过120℃干燥；

2)复合阻燃层：利用喷涂方式，在复合改性石墨烯层上复合阻燃层，厚度为3mm，经过150℃干燥后即可。