CN115262287A - 一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺 - Google Patents

一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，属于瓦楞纸板加工技术领域，这种环保型的防水阻燃瓦楞纸板从上到下依次包括防水阻燃层、瓦楞纸板和底层，所述防水阻燃层由废弃聚苯乙烯为原料制得的防潮成分和复合阻燃剂浸渍而得，所述底层为硬纸板层。这种环保型的复合瓦楞纸板表面覆有由废弃聚苯乙烯制得的防潮成分，起到防水防潮的作用，使用废弃聚苯乙烯为原料，一方面解决废弃聚苯乙烯污染环境的问题，另一方面制得的防潮成分性能优良、价格低廉；其次该瓦楞纸板覆有复合阻燃剂，可起到防火阻燃作用，保护瓦楞纸板内的包装物品；本发明生产的环保型防水阻燃瓦楞纸板工艺简便，原材料来源广泛，环境友好，适合工业化生产。

Description

一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺
技术领域
本发明涉及瓦楞纸板加工技术领域，具体为一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺。
背景技术
瓦楞纸板由于其质量轻、价格低廉、制作工艺简易、具有良好的缓冲性能、易拆卸、可回收利用等优点，在包装运输领域得到广泛应用。但是由于瓦楞纸板的运输物和运输环境的不同，瓦楞纸板难免有处于潮湿环境的情况，这样瓦楞纸板的各项物性指标就会衰减，其安全性能就会下降。
聚苯乙烯由于其良好的成型性、价格低廉、防水、隔热等特性，广泛应用在食品、电子电器等包装材料，但是这些废弃的聚苯乙烯包装材料在自然环境中既不会腐烂也不会转化降解，为环境带来不小的压力。
瓦楞纸板的主要成分为植物纤维素，常温状态下的氧指数仅为15％，受热温度升高后，会脱水氧化，普遍存在消防安全隐患；当瓦楞纸板的包装产品为烟花鞭炮、打火机、橡胶、纸张等易燃易爆危险品时，危险系数更大，因此现有技术中急需一种环保型的防水阻燃性能优异的瓦楞纸板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，所述包装纸板从上到下依次包括防水阻燃层、瓦楞纸板以及底层，所述防水阻燃层由防水阻燃涂料在瓦楞纸板表面浸渍形成，所述防水阻燃涂料由溶剂、增塑剂、乳化剂、聚苯乙烯、复合阻燃剂和去离子水混合制得，所述底层为硬纸板。
进一步的，所述溶剂为乙醇、粗苯混合溶剂，所述乙醇的添加量为粗苯的体积量的7％～10％。
进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、烷基磺酸苯酯混合增塑剂，所述邻苯二甲酸酯的添加量为烷基磺酸苯酯的体积量的5％～8％。
进一步的，所述乳化剂为聚氧乙烯十六烷基醚、十二烷基苯磺酸钠混合乳化剂，所述聚氧乙烯十六烷基醚的添加量为十二烷基苯磺酸钠的体积量的16％～18％。
进一步的，所述防水阻燃层中的防潮阻燃涂料中的防潮成分是由废弃聚苯乙烯为原料制得的，阻燃剂为复合阻燃剂。
进一步的，为解决废弃聚苯乙烯产品在自然环境中不同程度的沾染一些杂质，从而影响防潮成分的质量，需要对废弃聚苯乙烯产品进行清洗。
进一步的，所需清洗液为温度为60～70℃的NaOH溶液。
进一步的，需要多道程序的去离子水清洗。
进一步的，需要将洗干净的聚苯乙烯烘干、加热、减压，得到所需聚苯乙烯原材料。
进一步的，复合阻燃剂由磷酸胍、甲基纤维素、Cu(NO3)2改性的4A分子筛、NH4Cl改性的4A分子筛、纳米SiO2为原料制备的均匀分散液，制备工艺如下：
(1)所述NH4Cl改性4A分子筛的制备步骤为：取Na型4A分子筛，加入至NH4Cl溶液中，混合均匀，调节pH值；然后将得到的混合物在温度60～70℃的条件下搅拌4～5h，再冷却至室温，进行抽滤，干燥，待用。
(2)所述Cu(NO3)2改性4A分子筛的制备步骤为：取Na型4A分子筛、Cu(NO3)2·3H2O，加入到去离子水中，混合均匀，调节pH值，然后将得到的混合物在80～90℃的条件下搅拌2～3h，冷却抽滤，干燥，再将其置于700～720℃的条件下煅烧4～4.5h，取出冷却，待用。
(3)复合阻燃剂的制备：
取质量比为160：8：4：16：5的磷酸胍、甲基纤维素、Cu(NO3)2改性4A分子筛、NH4Cl改性4A分子筛、纳米SiO2添加到去离子水中，在常压、温度为30℃条件下快速充分搅拌，静置至无沉淀底物产生，达到分散均匀状态，备用。
进一步的，聚苯乙烯、复合阻燃剂、溶剂、增塑剂、乳化剂、去离子水的质量比为33：34：17：6：2：35。
进一步的，防水阻燃涂料由以下步骤制备：
取增塑剂、复合阻燃剂和预处理得到的聚苯乙烯倒入反应釜中，混合搅拌至溶解，加热到90～100℃，经蒸馏除去有机溶剂后，再将其冷却到60～70℃，加入乳化剂、溶剂和去离子水，在60～70℃的温度下继续搅拌40～50min，使其充分乳化，加水调节粘度至80～100，即为成品；
进一步的，按照如下方法把上述防水阻燃涂料浸渍在瓦楞纸板表面：
取上述制得的防水阻燃涂料，浸渍涂布在瓦楞纸板两侧表面，在110～120℃的热风下加热，干燥，得到防水阻燃纸板，将防水阻燃纸板与底层胶粘剂粘合，得到成品复合瓦楞纸板。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供的一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，该种防水阻燃的环保型瓦楞纸板表面覆盖有以废弃聚苯乙烯产品为原料制得的防潮成分，对瓦楞纸板起到防水防潮的作用，而且废弃聚苯乙烯产品来源广泛，在自然环境中难以降解，所以该产品的回收利用意义重大；另外，该瓦楞纸板覆盖有阻燃涂料，起到阻燃作用，可以保护瓦楞纸板内的包装物品；底层为硬纸板层，该纸板的主要原材料是植物纤维，具有来源广泛、高强度、环境友好等特点；该种环保型的可防水可阻燃的瓦楞纸板的制备工艺简单，原材料来源广泛，适合于工业化生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)聚苯乙烯的预处理：
取废弃聚苯乙烯产品，置于60℃的质量分数为10％的氢氧化钠溶液中浸泡20min，搅拌5min，取出后用去离子水清洗20min，烘干，移入100℃环境下，保温8分钟，减压到2.0kPa，再恢复到常压，备用；
(2)复合阻燃剂的制备：
①阻燃分子筛的制备：
NH4Cl改性4A分子筛的制备：取60gNa型4A分子筛，加入600g、质量分数为25％的NH4Cl溶液中，充分混合均匀后，用盐酸调节pH值至4.5～5；在常压、温度70℃的条件下，以400r/min的转速搅拌4h后冷却至室温；再进行抽滤，抽滤后的产物置于温度80℃的电热恒温鼓风干燥箱内干燥至恒质量，粉碎成粉末，过200目筛放入干燥器中待用；
Cu(NO3)2改性4A分子筛的制备：取150g Na型4A分子筛、0.3mol的Cu(NO3)2·3H2O加入1500mL去离子水中，充分搅拌至混合均匀后，用硝酸调节pH值为4.5～5，在常压、温度为90℃的条件下以400r/min的转速充分搅拌2h后，抽滤溶液得到滤饼，在温度80℃的电热恒温鼓风干燥箱内干燥至恒质量，再将其置于马弗炉内，在空气氛围中以700℃煅烧4h后，取出冷却至室温，粉碎成粉末过200目筛放入干燥器中待用；
②复合阻燃剂的制备：
将48g磷酸胍、2.4g甲基纤维素、1.2g的Cu(NO3)2改性4A分子筛、4.8g的NH4Cl改性4A分子筛、1.5g的纳米SiO2添加到300mL的去离子水中，在常压、温度为30℃条件下快速充分搅拌，静置至无沉淀底物产生，达到分散均匀状态，备用。
(3)溶剂的制备
溶剂为乙醇、粗苯混合溶剂，乙醇的添加量为粗苯的体积量的7％。
(4)增塑剂的制备
增塑剂为邻苯二甲酸酯、烷基磺酸苯酯混合增塑剂，邻苯二甲酸酯的添加量为烷基磺酸苯酯的体积量的5％。
(5)乳化剂的制备
乳化剂为聚氧乙烯十六烷基醚、十二烷基苯磺酸钠混合乳化剂，聚氧乙烯十六烷基醚的添加量为十二烷基苯磺酸钠的体积量的16％。
(6)防水阻燃涂料的制备
按照质量比33：34：17：6：2：35的比例称好预处理的聚苯乙烯、复合阻燃剂、溶剂、增塑剂、乳化剂和去离子水，取增塑剂、复合阻燃剂和预处理的聚苯乙烯倒入反应釜中，混合搅拌至溶解，加热到90℃，经蒸馏除去有机溶剂后，再将其冷却到60℃，加入乳化剂、溶剂和去离子水，在60℃的温度下继续搅拌40min，使其充分乳化，调节粘度，即为成品；
(7)防水阻燃涂料的浸渍涂布
取上述制得的防水阻燃涂料，浸渍涂布在瓦楞纸板两侧表面，涂层厚度为0.7～1.5mm，在115℃的热风下加热，干燥，得到防水阻燃纸板，将防水阻燃纸板与底层胶粘剂粘合，得到成品复合瓦楞纸板。
实施例2
(1)聚苯乙烯的预处理：
取废弃聚苯乙烯，置于65℃的质量分数为10％氢氧化钠溶液中浸泡40min，搅拌6min，取出后用去离子水清洗22min，烘干，移入105℃环境下，保温9分钟，减压到2.5kPa，再恢复到常压，备用；
(2)复合阻燃剂的制备：
①阻燃分子筛的制备：
NH4Cl改性4A分子筛的制备：取60gNa型4A分子筛，加入600g、质量分数为25％的NH4Cl溶液中，充分混合均匀后，用盐酸调节pH值至4.5～5；在常压、温度70℃的条件下，以400r/min的转速搅拌4h后冷却至室温；再进行抽滤，抽滤后的产物置于温度80℃的电热恒温鼓风干燥箱内干燥至恒质量，粉碎成粉末，过200目筛放入干燥器中待用；
Cu(NO3)2改性4A分子筛的制备：取150g Na型4A分子筛、0.3mol的Cu(NO3)2·3H2O加入1500mL去离子水中，充分搅拌至混合均匀后，用硝酸调节pH值为4.5～5，在常压、温度为90℃的条件下以400r/min的转速充分搅拌2h后，抽滤溶液得到滤饼，在温度80℃的电热恒温鼓风干燥箱内干燥至恒质量，再将其置于马弗炉内，在空气氛围中以700℃煅烧4h后，取出冷却至室温，粉碎成粉末过200目筛放入干燥器中待用；
②复合阻燃剂的制备：
将48g磷酸胍、2.4g甲基纤维素、1.2g的Cu(NO3)2改性4A分子筛、4.8g的NH4Cl改性4A分子筛、1.5g的纳米SiO2添加到300mL的去离子水中，在常压、温度为30℃条件下快速充分搅拌，静置至无沉淀底物产生，达到分散均匀状态，备用。
(3)溶剂的制备
溶剂为乙醇、粗苯混合溶剂，乙醇的添加量为粗苯的体积量的8％。
(4)增塑剂的制备
增塑剂为邻苯二甲酸酯、烷基磺酸苯酯混合增塑剂，邻苯二甲酸酯的添加量为烷基磺酸苯酯的体积量的6％。
(5)乳化剂的制备
乳化剂为聚氧乙烯十六烷基醚、十二烷基苯磺酸钠混合乳化剂，聚氧乙烯十六烷基醚的添加量为十二烷基苯磺酸钠的体积量的17％。
(6)防水阻燃剂的制备
按照质量比33：34：17：6：2：35的比例称好预处理的聚苯乙烯、复合阻燃剂、溶剂、增塑剂、乳化剂和去离子水，取增塑剂、复合阻燃剂和预处理的聚苯乙烯倒入反应釜中，混合搅拌至溶解，加热到95℃，经蒸馏除去有机溶剂后，再将其冷却到65℃，加入乳化剂、溶剂和去离子水，在65℃的温度下继续搅拌45min，使其充分乳化，调节粘度，即为成品。
(7)防水阻燃涂料的浸渍涂布
取上述制得的防水阻燃涂料，浸渍涂布在瓦楞纸板两侧表面，涂层厚度为0.7～1.5mm，在115℃的热风下加热，干燥，得到防水阻燃纸板，将防水阻燃纸板与底层胶粘剂粘合，得到成品复合瓦楞纸板。
实施例3
(1)聚苯乙烯的预处理：
取废弃聚苯乙烯，置于70℃的质量分数为10％的氢氧化钠溶液中浸泡60min，搅拌8min，取出后用去离子水清洗25min，烘干，移入110℃环境下，保温10分钟，减压到3.0kPa，再恢复到常压，备用；
(2)复合阻燃剂的制备：
①阻燃分子筛的制备：
NH4Cl改性4A分子筛的制备：取60gNa型4A分子筛，加入600g、质量分数为25％的NH4Cl溶液中，充分混合均匀后，用盐酸调节pH值至4.5～5；在常压、温度70℃的条件下，以400r/min的转速搅拌4h后冷却至室温；再进行抽滤，抽滤后的产物置于温度80℃的电热恒温鼓风干燥箱内干燥至恒质量，粉碎成粉末，过200目筛放入干燥器中待用；
Cu(NO3)2改性4A分子筛的制备：取150g Na型4A分子筛、0.3mol的Cu(NO3)2·3H2O加入1500mL去离子水中，充分搅拌至混合均匀后，用硝酸调节pH值为4.5～5，在常压、温度为90℃的条件下以400r/min的转速充分搅拌2h后，抽滤溶液得到滤饼，在温度80℃的电热恒温鼓风干燥箱内干燥至恒质量，再将其置于马弗炉内，在空气氛围中以700℃煅烧4h后，取出冷却至室温，粉碎成粉末过200目筛放入干燥器中待用；
②复合阻燃剂的制备：
将48g磷酸胍、2.4g甲基纤维素、1.2g的Cu(NO3)2改性4A分子筛、4.8g的NH4Cl改性4A分子筛、1.5g的纳米SiO2添加到300mL的去离子水中，在常压、温度为30℃条件下快速充分搅拌，静置至无沉淀底物产生，达到分散均匀状态，备用。
(3)溶剂的制备
溶剂为乙醇、粗苯混合溶剂，乙醇的添加量为粗苯的体积量的10％。
(4)增塑剂的制备
增塑剂为邻苯二甲酸酯、烷基磺酸苯酯混合增塑剂，邻苯二甲酸酯的添加量为烷基磺酸苯酯的体积量的8％。
(5)乳化剂的制备
乳化剂为聚氧乙烯十六烷基醚、十二烷基苯磺酸钠混合乳化剂，聚氧乙烯十六烷基醚的添加量为十二烷基苯磺酸钠的体积量的18％。
(6)防水阻燃涂料的制备
按照质量比33：34：17：6：2：35的比例称好预处理的聚苯乙烯、复合阻燃剂、溶剂、增塑剂、乳化剂和去离子水，取增塑剂、复合阻燃剂和预处理的聚苯乙烯倒入反应釜中，混合搅拌至溶解，加热到100℃，经蒸馏除去有机溶剂后，再将其冷却到70℃，加入乳化剂、溶剂和去离子水，在70℃的温度下继续搅拌50min，使其充分乳化，调节粘度,即为成品；
(7)防水阻燃涂料的浸渍涂布
取上述制得的防水阻燃涂料，浸渍涂布在瓦楞纸板两侧表面，涂层厚度为0.7～1.5mm，在115℃的热风下加热，干燥，得到防水阻燃纸板，将防水阻燃纸板与底层胶粘剂粘合，得到成品复合瓦楞纸板。
对比例1
以实施例3为对照组，对比例1中的瓦楞纸板表面并未进行防水阻燃涂料涂覆，其余步骤不变。
对比例2
以实施例3为对照组，对比例2中的防水阻燃涂料内并未添加复合阻燃剂，其余步骤不变。
对比例3
以实施例3为对照组，对比例3中的防水阻燃涂料内并未添加预处理得到的聚苯乙烯，其余步骤不变。
实验
参照GB/T 14656-2009《阻燃纸和纸板燃烧性能试验方法》来对实施例和对比例中瓦楞纸板的平均续燃时间、平均灼烧时间和平均碳化长度进行检测；
由于目前尚无针对瓦楞纸板氧指数测定的标准，本文参照GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验-氧指数法》对实施例和对比例中瓦楞纸板进行氧指数的测定；
按照GB/T 461.3-2005《纸和纸板吸水性的测定(浸水法)》来对实施例和对比例中瓦楞纸板的吸水量进行测试。
检测结果如下表所示：
平均续燃时间(s) 平均灼烧时间(s) 碳化长度(mm) LOI(％) 吸水量(g/m<sup>2</sup>)
实施例1 2.7 3.8 20.3 29 2.58
实施例2 2.7 4.0 20.4 28 2.57
实施例3 2.8 3.9 20.2 28 2.60
对照例1 45.9 37.7 完全燃烧 20 16.54
对照例2 46.0 38.1 完全燃烧 19 2.63
对照例3 2.7 3.9 20.5 27 12.65
与普通的瓦楞纸板相比，采用实施例1～3的防水阻燃涂料及制备方法制备所得的环保型防水阻燃瓦楞纸板，极限氧指数(LOI)达到28％以上，使易燃的瓦楞纸板达到难燃级别。在垂直燃烧时间中，平均续燃时间仅为2.7～2.8s，平均灼烧时间仅为3.8～4.0s，平均碳化长度仅为20.2～20.4㎜。实验结果表明，采用本发明的防水阻燃涂料制备所得的环保型防水阻燃瓦楞纸板，满足GB/T 14656-2009《阻燃纸和纸板燃烧性能试验方法》阻燃纸板燃烧性能的要求，阻燃效果明显，属于难燃材料。
与普通的瓦楞纸板相比，采用实施例1～3的防水阻燃涂料及制备方法制备所得的环保型防水阻燃瓦楞纸板，吸水量从16.54g/m2大幅度下降到2.60g/m2以下，具有良好的防水防潮性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：所述包装纸板从上到下依次包括防水阻燃层、瓦楞纸板以及底层，所述防水阻燃层由防水阻燃涂料在瓦楞纸板表面浸渍形成，所述防水阻燃涂料由溶剂、增塑剂、乳化剂、聚苯乙烯、复合阻燃剂和去离子水混合制得，所述底层为硬纸板。
2.根据权利要求1所述的.一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：所述溶剂为乙醇、粗苯混合溶剂，所述乙醇的添加量为粗苯的体积量的7％～10％。
3.根据权利要求1所述的.一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、烷基磺酸苯酯混合增塑剂，所述邻苯二甲酸酯的添加量为烷基磺酸苯酯的体积量的5％～8％。
4.根据权利要求1所述的.一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：所述乳化剂为聚氧乙烯十六烷基醚、十二烷基苯磺酸钠混合乳化剂，所述聚氧乙烯十六烷基醚的添加量为十二烷基苯磺酸钠的体积量的16％～18％。
5.根据权利要求1所述的一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：聚苯乙烯、复合阻燃剂、溶剂、增塑剂、乳化剂、去离子水的质量比为33：34：17：6：2：35。
6.根据权利要求1所述的一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)聚苯乙烯的预处理：
取废弃聚苯乙烯，置于60～70℃的氢氧化钠溶液中浸泡20～60min，搅拌5～8min，取出后用去离子水清洗20～25min，烘干，移入100～110℃环境下，保温8～10分钟，减压到2.0～3.0kPa，再恢复到常压，备用；
(2)复合阻燃剂的制备：
取质量比为160：8：4：16：5的磷酸胍、甲基纤维素、Cu(NO3)2改性4A分子筛、NH4Cl改性4A分子筛、纳米SiO2添加到去离子水中，在常压、温度为30℃条件下搅拌，静置至无沉淀底物产生，备用；
(3)防水阻燃涂料的制备
取增塑剂、步骤(1)得到的预处理聚苯乙烯和步骤(2)得到的复合阻燃剂，混合搅拌至溶解，加热到90～100℃，经蒸馏除去有机溶剂后，再将其冷却到60～70℃，加入乳化剂、溶剂和去离子水，在60～70℃的温度下继续搅拌40～50min，使其充分乳化，调节粘度，即为成品；
(4)防水阻燃涂料的浸渍涂布
取步骤(3)制得的防水阻燃涂料，浸渍涂布在瓦楞纸板两侧表面，在110～120℃的热风下加热，干燥，得到防水阻燃纸板，将防水阻燃纸板与底层胶粘剂粘合，得到成品复合瓦楞纸板。
7.根据权利要求6所述的.一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：所述NH4Cl改性4A分子筛的制备步骤为：取Na型4A分子筛，加入至NH4Cl溶液中，混合均匀，调节pH值；然后将得到的混合物在温度60～70℃的条件下搅拌4～5h，再冷却至室温，进行抽滤，干燥，待用。
8.根据权利要求6所述的.一种环保型复合瓦楞纸板的制备工艺，其特征在于：所述Cu(NO3)2改性4A分子筛的制备步骤为：取Na型4A分子筛、Cu(NO3)2·3H2O，加入到去离子水中，混合均匀，调节pH值，然后将得到的混合物在80～90℃的条件下搅拌2～3h，冷却抽滤，干燥，再将其置于700～720℃的条件下煅烧4～4.5h，取出冷却，待用。
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