CN113910396A - 一种阻燃环保型高强度板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃环保型高强度板材的制备方法，以橡胶木加工企业剩余且无额外价值的废弃橡胶木为原料，无需使用任何胶粘剂，利用原料自身特性经过粉碎筛选、化学预处理、磨解、预压、热压等过程制备阻燃环保型板材。本发明内容首次实现了在不影响板材性能的前提下，不使用任何胶粘剂制备阻燃环保型高强度板材，无甲醛等有毒有害物质的释放，同时使得橡胶木加工企业中的废弃物变废为宝，提高了橡胶木加工企业的产品附加值，在获得经济效益最大化的同时解决了家居建材中影响人体健康的有毒有害物质释放等一系列问题。
Description
技术领域
本发明属于能源技术领域，具体涉及一种以废弃橡胶木为原料制备环保型生物板材的方法。
背景技术
我国生物质资源十分丰富，生物质废弃物的综合利用是一个重要的研究领域。作为经济树种的橡胶树，以海南省为例，每年更新橡胶树超过100万株，在其加工过程中会产生大约40％的废弃物，如枝桠材、刨花等。这些废弃物形状各异，给进一步加工利用带来困难，直接做为薪材进行燃烧会严重污染环境，且其热值低。因此，高效、高值化的利用这些再生资源具有重大意义。
随着世界经济的不断发展和人们生活质量的逐步提高，对家居建材类板材品质的要求越来越高，目前板材生产企业普遍使用UF或MUF树脂作为胶黏剂，在使用过程中会持续释放甲醛，甲醛释放期长达15年，甲醛浓度超标不仅使人身体不适，还会对人身健康造成不可逆的伤害。以至于人们对无胶无甲醛环保型生物质板材尤其是实木板材的需求不断加大，本发明所述内容正是利用废弃橡胶木为原料制造的一种新型无胶无醛阻燃环保型高强度板材，其中各种理化指标均达到了细木工板和普通胶合板的国标要求，并且甲醛零排放及不添加任何胶粘剂，即保护了森林资源又改善了人们的生活质量，而且具有优良的加工性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种以废弃橡胶木为原料制备阻燃环保型高强度板材的方法。本发明实现了在不影响板材性能的前提下，不使用任何胶粘剂制备阻燃环保型高强度板材，无甲醛等有毒有害物质的释放，同时使得橡胶木加工企业中的废弃物变废为宝，提高了橡胶木加工企业的产品附加值，在获得经济效益最大化的同时解决了家居建材中影响人体健康的有毒有害物质释放等一系列问题。
本发明通过如下措施来达到：
一种以废弃橡胶木为原料制备阻燃环保型高强度板材的方法，其特征在于该方法以橡胶木加工企业剩余且无额外价值的废弃橡胶木为原料，经过原料粉碎筛选、化学预处理、添加阻燃剂磨解、预压、热压等过程制备阻燃环保型高强度板材。
所述粉碎筛选具体为：将废弃橡胶木采用机械粉碎的方法粉碎，筛选出粒径为0.5-10cm的颗粒进行后处理。粒径优选1-3cm的颗粒。
所述化学预处理为将粉碎筛选后的原料通过PH值大于7的水溶液预处理3-50h，优选4-20h，使得纤维充分软化润胀并分离出部分木质素；其中，粉碎筛选后的原料与PH值大于7的水溶液质量比为1:0.5-50，优选1:3-10。
所述阻燃剂为有机阻燃剂、无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)或非卤系阻燃剂中的至少一种。
所述磨解为将化学预处理后的原料浆液进行固液分离，随后将固体与阻燃助剂进行混合，在150-600rpm转速下磨解0.5-15h，其中阻燃助剂的添加量为固体的0.5-30wt％；转速优选300-550rpm，磨解时间优选1-6h；液体回收再利用。
所述预压为将磨解后的润胀原料均匀铺装于模具中，在1-5MPa的压力下预压制2-10min，压力优选2-4MPa。
所述热压为原料经预压后继续在压力为1-15MPa，优选3-9MPa；热压温度为60-190℃，优选90-120℃；热压时间为1-15h，优选2-6h。
本发明提供一种阻燃环保型高强度板材，以废弃橡胶木为原料制备的阻燃环保型高强度板材的性能指标已达到或超过GB/T 34722-2017、GB/T 9846-2015的要求，该板材的密度≥0.50g/cm3，静曲强度≥12MPa，弹性模量为≥2000MPa，内结合强度≥0.60MPa。
本发明的优点：
本发明相比于现有技术具有如下优点：该阻燃环保型高强度板材的力学性能静曲强度达46MPa，为国标GB/T 34722-2017和GB/T 9846-2015要求的3-4倍；弹性模量达2785MPa为国标GB/T 34722-2017要求的1.4倍；拉伸试验数据如图2所示。而且甲醛零排放、无胶粘剂，保护生态环境，满足环保要求，增加企业经济效益。
附图说明
图1为本发明阻燃环保型高强度板材的表观效果形貌；
图2为实例2所制备的阻燃环保型高强度板材在MWW-10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据。
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阐述，实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
实施例1
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将橡胶木加工企业剩余且无额外价值的废弃橡胶木进行机械粉碎筛选，粒径为1-3cm的颗粒进行化学预处理，与PH值为13的氢氧化钠水溶液以1:10(w/w)的比例浸泡3h，使得纤维充分软化润胀并分离出部分木质素。将化学预处理后的原料与3wt％氢氧化铝混合后用以300rpm转速磨解6h，磨解后润胀的原料中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的原料均匀铺装于模具中，在4MPa的压力下预压2-5min。接着在压力为3MPa，热压温度为130℃，热压时间为3h的工况下，将磨解后的原料装入模具中进行压制成型。根据用途将生物质板材裁剪成不同的尺寸。本实例所制备的环保型生物质板材中，其密度为0.82g/cm3，静曲强度为21.55MPa，弹性模量为为1683MPa，内结合强度为0.65MPa。
实施例2
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将橡胶木加工企业剩余且无额外价值的废弃橡胶木进行机械粉碎筛选，粒径为1-3cm的颗粒进行化学预处理，与PH值为14的氢氧化钠水溶液以1:4(w/w)的比例浸泡6h，使得纤维充分软化润胀并分离出部分木质素。将化学预处理后的原料与5wt％氧化镁混合后用以300rpm转速磨解4h，磨解后润胀的原料中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的原料均匀铺装于模具中，在4MPa的压力下预压2-5min。接着在压力为6MPa，热压温度为120℃，热压时间为2h的工况下，将磨解后的原料装入模具中进行压制成型。根据用途将生物质板材裁剪成不同的尺寸。本实例所制备的环保型生物质板材中，其密度为0.93g/cm3，静曲强度为46.68MPa，弹性模量为为2785MPa，内结合强度为1.39MPa。
实施例3
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将橡胶木加工企业剩余且无额外价值的废弃橡胶木进行机械粉碎筛选，粒径为1-3cm的颗粒进行化学预处理，与PH值为10的氧化镁水溶液以1:5(w/w)的比例浸泡3h，使得纤维充分软化润胀并分离出部分木质素。将化学预处理后原料与15wt％二乙基次膦酸铝混合后以500rpm转速磨解2h，磨解后润胀的原料中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的原料均匀铺装于模具中，在4MPa的压力下预压2-5min。接着在压力为6MPa，热压温度为90℃，热压时间为3h的工况下，将磨解后的原料装入模具中进行压制成型。根据用途将生物质板材裁剪成不同的尺寸。本实例所制备的环保型生物质板材中，其密度为0.79g/cm3，静曲强度为22.93MPa，弹性模量为为1726MPa，内结合强度为0.95MPa。
实施例4
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将橡胶木加工企业剩余且无额外价值的废弃橡胶木进行机械粉碎筛选，粒径为1-3cm的颗粒进行化学预处理，与PH值为13的氢氧化钠水溶液以1:6(w/w)的比例浸泡6h，使得纤维充分软化润胀并分离出部分木质素。将化学预处理后的原料与10wt％氯化石蜡混合后用以500rpm转速磨解4h，磨解后润胀的原料中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的原料均匀铺装于模具中，在4MPa的压力下预压2-5min。接着在压力为6MPa，热压温度为140℃，热压时间为3h的工况下，将磨解后的原料装入模具中进行压制成型。根据用途将生物质板材裁剪成不同的尺寸。本实例所制备的环保型生物质板材中，其密度为0.75g/cm3，静曲强度为25.24MPa，弹性模量为为2160MPa，内结合强度为0.81MPa。
Claims (10)
1.一种阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，该方法以废弃橡胶木为主要原料，无需胶粘剂，依次经粉碎筛选、化学预处理、添加阻燃剂磨解、预压、热压过程制备得到阻燃环保型高强度板材。
2.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述粉碎筛选具体为：将废弃橡胶木采用机械粉碎的方法粉碎，筛选出粒径为0.5-10cm的颗粒进行后处理。
3.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述化学预处理为将粉碎筛选后的原料通过PH值大于7的水溶液预处理3-50h，其中，粉碎筛选后的原料与PH值大于7的水溶液质量比为1:0.5-50。
4.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述粉碎筛选后的原料与PH值大于7的水溶液质量比为1:3-10，预处理时间为4-20h。
5.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂为有机阻燃剂、无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)或非卤系阻燃剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述磨解为将化学预处理后的原料浆液进行固液分离，随后将固体与阻燃助剂进行混合，在150-600rpm转速下磨解0.5-15h，其中阻燃助剂的添加量为固体的0.5-30wt％；液体回收再利用。
7.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述预压为将磨解后的润胀原料均匀铺装于模具中，在1-5MPa的压力下预压制2-10min。
8.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述热压为原料经预压后继续在压力为1-15MPa，热压温度为60-190℃，热压时间为1-15h。
9.根据权利要求1所述的阻燃环保型高强度板材的制备方法，其特征在于，所述热压的压力为3-9MPa，热压温度为90-120℃，热压时间为2-6h。
10.一种如权利要求1-9任一方法制备的阻燃环保型高强度板材，其特征在于，以废弃橡胶木为原料制备的阻燃环保型高强度板材的性能指标已达到或超过GB/T 34722-2017、GB/T 9846-2015的要求，该板材的密度≥0.50g/cm3，静曲强度≥12MPa，弹性模量为≥2000MPa，内结合强度≥0.60MPa。
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