CN111962327B

CN111962327B - 一种阻燃绝热塑料纸的制备方法

Info

Publication number: CN111962327B
Application number: CN202010798271.1A
Authority: CN
Inventors: 李昌斌
Original assignee: Maanshan Kanghui Carton And Paper Products Co ltd
Current assignee: Maanshan Kanghui Carton And Paper Products Co ltd
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2040-08-11
Also published as: CN111962327A

Abstract

本发明公开了一种阻燃绝热塑料纸的制备方法，本发明属于绝热材料技术领域，本发明阻燃型防腐绝热纸采用湿法工艺以玄武岩纤维棉为原料生产而成，具有导热系数低，接触热阻大，真空下放气率小，克重低，均匀度好，阻燃，使用寿命长，工作温度范围广等优点，适用于受空间限制和外观要求高的应用场合、低温管道输送设备的绝热材料。

Description

一种阻燃绝热塑料纸的制备方法

技术领域

本发明属于绝热材料技术领域，具体涉及一种阻燃绝热塑料纸的制备方法。

背景技术

同所有的燃烧一样，纸板燃烧的条件也是由可燃物、助燃物和火源组成。由于火源是一种人为因素，所以在制造防火阻燃纸时，只能通过改变可燃物特性和助燃物环境来达到阻燃目的。若能改变纸板本身的易燃特性，即可从源头制止纸板的燃烧，是阻燃的最佳方法，但一般成本较高，纸板强度较大。纸板的燃烧环境中，和温度是促使其燃烧的最主要因素，通过填充其他气体隔离，或降低温度，也能达到阻燃效果。现在通过各种工艺、各种方法生产出的防火纸，其防火阻燃机理是当其遇火燃烧时放出水汽和二氧化碳，等不能燃烧的气体，从而达到窒息火焰的作用；如在纸板中添加硼砂、硼酸、水玻璃等物质。这些物质在高温下熔融，并在纸板中燃烧的地方造成玻璃状保护层，从而隔离纸面与火焰，阻止火焰在纸面燃烧、蔓延；又如在纸板中添加铵盐可分解放出不能燃烧的氨气，并伴有吸热作用，从而达到窒息火焰、降低燃烧区及周围空气温度的目的。开发防火阻燃的纸制包装品技术上可行，经济效益、社会效益良好，并具有一定的社会意义。相信通过对纸制包装品防火阻燃的深人研究，纸制包装品的防护性能将日益提高，其“火不可近”的被动、属弱地位将彻底改变。随着防腐绝热技术的推广应用，对绝热容器的性能也提出更高的要求，特别是对于汽化潜热小的低温液体，如液氮、液氢等。为了提高低温液体的储存效率，尽量减少低温液体在存储和传输过程中的热量损失，就需要提高隔热材料的隔热性能。玻璃纤维纸是防腐绝热中应用较为广泛的绝热材料，一般是作为真空多层绝热中的间隔材料使用，玻璃纤维隔热纸对多层绝热结构的隔热效果起到至关重要的作用。玻璃纤维纸是通过湿法造纸制得的一种薄页功能材料，这种功能纸的制备与普玄武岩棉纤维与天然植物纤维相比，玄武岩棉纤维挺硬而细长，长宽比大，玻璃纤维表面光滑，没有分丝帚化的现象，纤维表面也没有-OH基可以形成氢通的造纸存在一些差异，相对于植物纤维纸简单，通常生产玻璃纤维纸只需分散，不需要打浆。玻璃纤维纸是通过玻璃纤维经过轻度疏解，添加胶黏剂或者化学木浆抄造而成。因玻璃纤维的脆性很大，故在抄造的纸张成型后无需压榨。面带有电荷，因此在抄造前，配浆时纤维之间易发生相互缠绕，不易分开，形成大量的纤维团，从而影响玻璃纤维纸的匀度及成纸性能。本领域技术人员亟待开发一种阻燃绝热塑料纸的制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种阻燃绝热塑料纸的制备方法。

海鞘是一种普通的海洋生物，在各大洋中均有分布。由于海鞘体内的糖原含量较高，味道香甜，一直是海边人们饭桌上的美味佳肴。可品质独特曾经的海鞘只是用作食品，海鞘可以产生纤维素。如今，海鞘相应食品废物经常被当作垃圾扔掉，目前，海鞘纤维素在造纸中还鲜有应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种阻燃绝热塑料纸的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、预混浆液的制备：

在安装机械搅拌、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的反应釜中，按重量份数计加入18~20份苯酚，开动搅拌，加入4.7~5.3份40%的氢氧化钾溶液和4~5份水，加热到40~50℃并保持10~20分钟，然后在该温度下匀速滴加18~22份27%的多聚甲醛溶液，半小时加完，再控温45~50℃搅拌半小时后，逐渐升高温度至90~95℃保持30分钟，冷却至80℃，滴加3~4份37%的多聚甲醛溶液和2~4份水，升温至90~95℃搅拌30分钟，加入改性海鞘纤维素75~83份、聚磷酸胍2~4份、加工助剂0.5~1份，搅拌45~60min，得预混浆液；

步骤二、纸页的制作：

称取27.0~31.5份玄武岩棉、95~100份水和预混浆液85~93份混合后得浆料，进行打浆，打浆时间为3~5min，打浆后的浆料加水配成质量浓度为0.3~0.5%，放入浆料疏解器中，加入并滴加硫酸调节微纤维玄武岩棉浆液pH值至2.8~3.0后进行疏解，在纸浆疏解机中疏解2~4min后，将疏解好的浆料倒入纸样抄取器内稀释搅拌均匀后，得纸基稀释液；

步骤三、等离子体沉积阻燃防腐绝热塑料纸成型：

将上述制得的纸基稀释液，用旋涂机均匀涂布于硅片基体上，得玄武岩棉纸基，按重量份数计，将苯胺溶解质量分数在3~5%的盐酸溶液中使苯胺的质量分数为15~20%，取20~25份该溶液均匀涂布于玄武岩棉纸基上，然后用氩气等离子体对其进行处理，玄武岩棉纸基上距滑动电弧式等离子体设备的喷嘴4~5mm，等离子体处理条件为：主气为氩气，速率为20~25L/min，辅气为60~75℃的水蒸气，速率为0.5~1L/min，处理时间分别为10~15s，等离子体处理苯胺溶液后，将溶液置于20~25℃烘箱中恒温并隔绝空气保存12~14h，向等离子体处理后的苯胺溶液喷洒75~80份质量分数为0.05~0.1%的过硫酸钾盐酸溶液，75~80℃0.5~1h，随后在50~60℃下对玄武岩棉纸基进行干燥处理12~24h，取出即得阻燃防腐绝热塑料纸。

进一步的，步骤一中所述的改性海鞘纤维素为提取于尾海鞘的纤维素微纤丝经过改性制得，具体为将海鞘纤维素15~18份浸渍在质量分数10~12%的氢氧化钾水溶液中20~30min后，取出转移至至含有5~6份的二硫化碳的密闭反应釜内，温度保持在30℃，连续振荡反应0.5~1小时后，用冷水洗涤，洗涤至中性，即得。

进一步的，步骤二所述玄武岩棉为成分包括：Si0₂51.5%~51.9%、TiO₂0.6%~1.2%、Al₂O₃16.4%~16.6%、Mg04.5%~6.1%、CaO9.3%~12.1%、Na₂O+K₂02%~3%、Fe₂O₃+FeO13%~15%。平均直径2~3μmm，含水率2%。

进一步的，步骤一所述加工助剂包括重量比1∶1的湿强剂和消泡剂的混合物，所述湿强剂为双醛淀粉或三聚氰胺-脲醛，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。

本发明的有益效果：

本发明通过使用改性海鞘纤维素、玄武岩棉制备纸基底片，硫氢化基团与纤维素骨架反应，将大大提高了棉纤维素活性，因此海鞘纤维素辅以加工助剂与水性酚醛树脂进行共混分散，并与玄武岩棉混合形成浆料，将浆料进行抄片，并通过等离子体气相沉积为条件，以苯胺为反应单体，发生聚合反应制备聚苯胺，而聚苯胺不熔不溶，进一步提高材料的阻燃耐热及防腐性能。

本发明相比现有技术具有以下优点：

与以往的阻燃绝热纸不同，本申请具有良好的柔性，且本申请并未使用木质纤维素，而且以往的玻璃纤维阻燃绝热纸，同样柔韧性差，且耐腐蚀性能并不好，本申请采用海鞘纤维素和玄武岩棉为纤维原料，通过打浆和抄造以及等离子体气相沉积聚合聚苯胺等工序制备阻燃防腐绝热纸，制备方法简便，原料来源广泛。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

步骤一、预混浆液的制备：在安装机械搅拌、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的反应釜中，按重量份数计加入20份苯酚，开动搅拌，加入5.3份40%的氢氧化钾溶液和4份水，加热到50℃并保持20分钟，然后在该温度下匀速滴加22份37%的多聚甲醛溶液，半小时加完，再控温50℃搅拌半小时后，逐渐升高温度至95℃保持30分钟，冷却至80℃，滴加4份37%的多聚甲醛溶液和4份水，升温至95℃搅拌30分钟，加入改性海鞘纤维素83份、聚磷酸胍2份、加工助剂1份，搅拌60min，得预混浆液；步骤二、纸页的制作：称取31.5份玄武岩棉、100份水和预混浆液93份混合后得浆料，进行打浆，打浆时间为5min，放入浆料疏解器中，加入并滴加硫酸调节微纤维玄武岩棉浆液pH值至3.0后进行疏解，在纸浆疏解机中疏解4min后，将疏解好的浆料倒入纸样抄取器内稀释搅拌均匀后，得纸基稀释液；步骤三、等离子体沉积阻燃防腐绝热塑料纸成型：将上述制得的纸基稀释液，用旋涂机均匀涂布于硅片基体上，得玄武岩棉纸基，按重量份数计，将苯胺溶解质量分数在5%的盐酸溶液中使苯胺的质量分数为20%，取25份该溶液均匀涂布于玄武岩棉纸基上，然后用氩气等离子体对其进行处理，玄武岩棉纸基上距滑动电弧式等离子体设备的喷嘴5mm，等离子体处理条件为：主气为氩气，速率为25L/min，辅气为75℃的水蒸气，速率为1L/min，处理时间分别为15s，等离子体处理苯胺溶液后，将溶液置于25℃烘箱中恒温并隔绝空气保14h，向等离子体处理后的苯胺溶液喷洒80份质量分数为0.1%的过硫酸钾盐酸溶液，80℃1h，随后在60℃下对玄武岩棉纸基进行干燥处理24h，取出即得阻燃防腐绝热塑料纸。

玄武岩棉为成分包括：Si0₂51.5、TiO₂0.6%、Al₂O₃16.4%%、Mg04.5%、CaO9.3%、Na₂O+K₂03%、Fe₂O₃+FeO15%。平均直径2μmm，含水率2%，步骤一所述加工助剂包括重量比1∶1的湿强剂和消泡剂的混合物，所述湿强剂为双醛淀粉或三聚氰胺-脲醛，所述消泡剂为有机硅类消泡剂、聚磷酸胍购自宁夏信立泰。

将尾海鞘洗净后，用8wt%的氢氧化钾溶液浸泡24h，用去离子水洗至中性，再将其倒入盛有漂白液的烧杯中在60℃下搅拌漂白36h，过滤干燥、粉碎、过600目筛，就得到了海鞘纤维素，所述漂白液为水50kg、氢氧化钾0.1kg、硅酸钠0.3kg、过氧化氢1kg的混合物。

实施例2

步骤一、预混浆液的制备：

在安装机械搅拌、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的反应釜中，按重量份数计加入20份苯酚，开动搅拌，加入4.7份40%的氢氧化钾溶液和4份水，加热到40℃并保持20分钟，然后在该温度下匀速滴加18份37%的多聚甲醛溶液，半小时加完，再控温45℃搅拌半小时后，逐渐升高温度至90℃保持30分钟，冷却至80℃，滴加4份37%的多聚甲醛溶液和4份水，升温至95℃搅拌30分钟，加入改性海鞘纤维素75份、聚磷酸胍2份、加工助剂1份，搅拌45min，得预混浆液；步骤二、纸页的制作：称取27.0份玄武岩棉、100份水和预混浆液93份混合后得浆料，进行打浆，打浆时间为3min，打浆后的浆料加水配成质量浓度为0.5%，放入浆料疏解器中，加入并滴加硫酸调节微纤维玄武岩棉浆液pH值至2.8后进行疏解，在纸浆疏解机中疏解2min后，将疏解好的浆料倒入纸样抄取器内稀释搅拌均匀后，得纸基稀释液；步骤三、等离子体沉积阻燃防腐绝热塑料纸成型：将上述制得的纸基稀释液，用旋涂机均匀涂布于硅片基体上，得玄武岩棉纸基，按重量份数计，将苯胺溶解质量分数在3~5%的盐酸溶液中使苯胺的质量分数为15%，取20份该溶液均匀涂布于玄武岩棉纸基上，然后用氩气等离子体对其进行处理，玄武岩棉纸基上距滑动电弧式等离子体设备的喷嘴4mm，等离子体处理条件为：主气为氩气，速率为20L/min，辅气为60℃的水蒸气，速率为0.5L/min，处理时间分别为10s，等离子体处理苯胺溶液后，将溶液置于20℃烘箱中恒温并隔绝空气保存12h，向等离子体处理后的苯胺溶液喷洒75份质量分数为0.05%的过硫酸钾盐酸溶液，75℃0.5h，随后在50~60℃下对玄武岩棉纸基进行干燥处理12h，取出即得阻燃防腐绝热塑料纸。

进一步的，步骤二所述玄武岩棉为成分包括：Si0₂51.5%、TiO₂1.2%、Al₂O₃16.6%、Mg06.1%、CaO12.1%、Na₂O+K₂0%、Fe₂O₃+FeO15%。平均直径3μmm，含水率2%，所述加工助剂包括重量比1∶1的湿强剂和消泡剂的混合物，、聚磷酸胍购自宁夏信立泰、所述湿强剂为双醛淀粉，所述消泡剂为有机硅类消泡剂瓦克SD670。

对比实施例1

本对比实施例1与实施例1相比，省去步骤三，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例2

本对比实施例2与实施例2相比，将步骤二的玄武岩棉换为玻璃棉，长安保温材料有限公司玻璃棉，热导率约0.033W/m·K，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例3

本对比实施例3与实施例2相比，在步骤一中未添加加工助剂，除此外的方法步骤均相同。

表1实施例1-2和对比例1-3阻燃防腐绝热塑料纸的性能测试结果

项目	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2	对比例3
						水份%	0.51	0.52	0.53	0.51	0.56
有效导热系数10<sup>-4</sup>W/m·K	1.27	1.25	1.35	1.38	1.28
						放气速率Pa·m<sup>3</sup>/s·g	0.91×10<sup>-7</sup>	0.87×10<sup>-7</sup>	0.93×10<sup>-7</sup>	0.88×10<sup>-7</sup>	0.89×10<sup>-7</sup>
抗张强度KN/m	0.08	0.08	0.07	0.07	0.06
						厚度mm	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08
阻燃性	V-1	V-1	V-1	V-1	V-1

注：GB/T450-2008纸和纸板试样的采取；GB/T9914.2增强制品试验方法，第2部分：玻璃纤维可燃物含量的测定；GB/T31480-2015《深冷容器用高真空多层绝热材料》进行检测；GB/T31481-2015深冷容器用材料与气体的相容型判定导则；GB/T10342纸张的包装和标志；GB/T10739纸浆、纸和纸板试样处理和试验的标准大气；抗张强度：按GB/T12914-2018规定进行检验；水分：按GB/T462-2008规定进行检验；有效导热系数：按GB/T31480-2015附件A进行检验；放气速率：按GB/T31480-2015附件B进行检验；阻燃UL94 垂直燃烧判定条件。

Claims

1.一种阻燃绝热塑料纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、预混浆液的制备：

在安装机械搅拌、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的反应釜中，按重量份数计加入18~20份苯酚，开动搅拌，加入4.7~5.3份40%的氢氧化钾溶液和4~5份水，加热到40~50℃并保持10~20分钟，然后在该温度下匀速滴加18~22份27%的多聚甲醛溶液，半小时加完，再控温45~50℃搅拌半小时后，逐渐升高温度至90~95℃保持30分钟，冷却至80℃，滴加3~4份37%的多聚甲醛溶液和2~4份水，升温至90~95℃搅拌30分钟，加入改性海鞘纤维素75~83份、聚磷酸胍2~4份、加工助剂0.5~1份，搅拌45~60min，得预混浆液，所述的改性海鞘纤维素为提取于尾海鞘的纤维素微纤丝经过改性制得，具体为将海鞘纤维素15~18份浸渍在质量分数10~12%的氢氧化钾水溶液中20~30min后，取出转移至含有5~6份的二硫化碳的密闭反应釜内，温度保持在30℃，连续振荡反应0.5~1小时后，用冷水洗涤，洗涤至中性，即得；

步骤二、纸页的制作：

步骤三、等离子体沉积阻燃防腐绝热塑料纸成型：

将上述制得的纸基稀释液，用旋涂机均匀涂布于硅片基体上，得玄武岩棉纸基，按重量份数计，将苯胺溶解于质量分数在3~5%的盐酸溶液中使苯胺的质量分数为15~20%，取20~25份该溶液均匀涂布于玄武岩棉纸基上，然后用氩气等离子体对其进行处理，玄武岩棉纸基上距滑动电弧式等离子体设备的喷嘴4~5mm，等离子体处理条件为：主气为氩气，速率为20~25L/min，辅气为60~75℃的水蒸气，速率为0.5~1L/min，处理时间分别为10~15s，等离子体处理苯胺溶液后，将溶液置于20~25℃烘箱中恒温并隔绝空气保存12~14h，向等离子体处理后的苯胺溶液喷洒75~80份质量分数为0.05~0.1%的过硫酸钾盐酸溶液，75~80℃0.5~1h，随后在50~60℃下对玄武岩棉纸基进行干燥处理12~24h，取出即得阻燃防腐绝热塑料纸。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃绝热塑料纸的制备方法，其特征在于，步骤二所述玄武岩棉为成分包括：Si0₂51.5%~51.9%、TiO₂0.6%~1.2%、Al₂O₃16.4%~16.6%、Mg04.5%~6.1%、CaO9.3%~12.1%、Na₂O+K₂02%~3%、Fe₂O₃+FeO13%~15%，平均直径2~3μmm，含水率2%。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃绝热塑料纸的制备方法，其特征在于，步骤一所述加工助剂包括重量比1∶1的湿强剂和消泡剂的混合物，所述湿强剂为双醛淀粉或三聚氰胺-脲醛，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。