CN116178978A - 一种橱柜板材及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及板材领域，具体公开了一种橱柜板材及其制备工艺。一种橱柜板材，包括以下重量份的原料制成：50‑80份改性秸秆碎料、5‑9份竹纤维、3‑8份玻璃纤维、20‑30份脲醛树脂、25‑35份水；所述改性秸秆碎料由秸秆碎料外包裹防火阻燃颗粒制成；另外，本申请的制备方法具有提高橱柜板材防火性的同时节约木材资源的优点。
Description
技术领域
本申请涉及板材领域，更具体地说，它涉及橱柜板材及其制备工艺。
背景技术
橱柜是日常家居中十分常见的一类储物家具，也是家居建材中市场十分广泛的材料，随着人们生活水平的提高，对橱柜的要求不再仅仅是结实耐用，产品的安全性等等也逐渐成为消费者关注的焦点，同时合理利用资源，实现产业的可持续性发展也是生产业的发展方向。
相关技术中的橱柜板一般是用实木板、刨花板作为基础板材，然后再用冷压机压制而成，这在使用时也会存在一定的缺陷，一方面橱柜对防火性能要求高，刨花板或者实木板遇到明火，导致板材迅速燃烧，则会造成严重的财产损失，有较大的安全隐患，另外，刨花板和实木板使用较多，是对木材资源的浪费，不利于产业的可持续发展。
发明内容
为了提高橱柜板材防火性的同时节约木材资源，本申请提供一种橱柜板材及其制备工艺。
本申请提供的一种橱柜板材及其制备工艺，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种橱柜板材，采用如下的技术方案：
一种橱柜板材，包括以下重量份的原料制成：50-80份改性秸秆碎料、5-9份竹纤维、3-8份玻璃纤维、20-30份脲醛树脂、25-35份水；所述改性秸秆碎料由秸秆碎料外包裹防火阻燃颗粒制成。
通过采用上述技术方案，用改性秸秆碎料代替木头或者碎木，能够使得废弃资源资再利用，有利于产业的可持续发展；改性秸秆碎料、竹纤维和玻璃纤维搭配使用，形成三维网络结构，能够提高橱柜板材的抗压和抗拉强度；
秸秆碎料外包裹上防火阻燃颗粒，防火阻燃颗粒能够阻挡氧气与秸秆碎料的接触，并且能够生成阻燃层，提高秸秆碎料的耐火性，从而提高制备的橱柜板材的耐火性。
优选的，所述改性秸秆碎料包括以下制备步骤：
S1:将甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水均匀混合，制成阻燃液，其中甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水的质量比为(25-30)：(18-25)：(80-100)；
S2：将秸秆碎料完全浸入阻燃料中后捞出，干燥，得到改性秸秆碎料。
通过采用上述技术方案，甲基三乙氧基硅烷包裹秸秆碎料制成硅凝胶胶囊化秸秆碎料，能够有效阻挡氧气和大火与秸秆碎料的接触，另外，硅凝胶胶囊化秸秆碎料表面的硅元素具有较高的热稳定性，在高温时能够产生稳定的硅氧化物，在大火的作用下能够生成炭层，进一步氧气和大火与秸秆碎料的接触，阻挡大火的蔓延；
甲基三乙氧基硅烷还具有一定的粘结性，将防火阻燃颗粒粘结到秸秆碎料表面，甲基三乙氧基硅烷和防火阻燃颗粒相互配合，形成稳定的双层隔绝层，进一步氧气和大火与秸秆碎料的接触，增强了秸秆碎料的耐火性。
优选的，所述防火阻燃颗粒包括高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛。
通过采用上述技术方案，高岭土具片层结构，比表面积大，能够有效隔绝热量和燃烧气体的传导，并且燃烧时，高岭土容易迁移到甲基三乙氧基硅烷层表面，在表面富集，与甲基三乙氧基硅烷层配合形成较为致密坚硬的炭化层，进一步提高秸秆碎料的隔热绝氧效果；
低熔点玻璃粉在受热时熔化，形成无机玻璃状导热点，与炭化层结合，将热量快速向空气中传递，快速降低炭化层表面的温度，进一步阻挡火势的蔓延；
纳米二氧化钛具有良好的隔热作用，粘附在甲基三乙氧基硅烷，与高岭土与低熔点玻璃粉配合，形成炭化层中的骨架结构，增强炭化层的致密度和强度，进一步提高阻燃性；高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛相互配合，在秸秆碎料遇火时，形成坚硬致密并且可散热的炭化层，进一步提高橱柜板材的阻燃效果。
优选的，所述高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比为(8-10)：(2-3)：(3-5)。
通过采用上述技术方案，本申请采用特定比例范围内的高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛，可以增强彼此之间的协同作用，燃烧时生成的炭化膜较为坚硬致密，进一步隔氧绝热，进一步提高橱柜板材的阻燃耐火的性能。
优选的，还包括5-8重量份的硅酸钠和硼酸铝。
通过采用上述技术方案，高岭土和纳米二氧化钛具有吸附性，能够吸附水中的硅酸钠和硼酸铝，减少硅酸钠和硼酸铝在后续热压过程中的流失，使得硅酸钠和硼酸铝填充在改性秸秆粉料之间，硅酸钠在高温下形成隔热炭层，硼酸铝在高温下熔化，吸收热量进而释放水分，提高橱柜板材的耐火性，除此之外硅酸钠还具有良好的粘合性能，能够提高板材的抗弯折强度。
优选的，所述硅酸钠和硼酸铝的质量比为(2.5-3)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，本申请采用特定比例范围内的硅酸钠和硼酸铝，可以增强彼此之间的协同作用，进一步隔氧绝热，进一步提高橱柜板材的阻燃耐火的性能。
优选的，还包括6-8份的壳聚糖。
通过采用上述技术方案，在遇火时，改性秸秆粉料表面形成的壳聚糖膜从固态变成液态，能够有效提高橱柜板材的耐火性。
第二方面，本申请提供一种橱柜板材的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种橱柜板材的制备工艺，包括以下制备步骤：
S1：先将脲醛树脂和水均匀混合，制得胶黏剂；
S2:将改性秸秆碎料、竹纤维、玻璃纤维和胶黏剂混合均匀，热压成橱柜板材。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、秸秆碎料外包裹上防火阻燃颗粒，防火阻燃颗粒能够阻挡氧气与秸秆碎料的接触，并且生成阻燃层，提高秸秆碎料的耐火性，从而提高制备的橱柜板材的耐火性。
2、甲基三乙氧基硅烷包裹秸秆碎料制成硅凝胶胶囊化秸秆碎料，能够有效阻挡氧气和大火与秸秆碎料的接触，另外，硅凝胶胶囊化秸秆碎料表面的硅元素具有较高的热稳定性，在高温时能够产生稳定的硅氧化物，在大火的作用下能够生成炭层，进一步氧气和大火与秸秆碎料的接触，阻挡大火的蔓延；甲基三乙氧基硅烷还具有一定的粘结性，将防火阻燃颗粒粘结到秸秆碎料表面，甲基三乙氧基硅烷和防火阻燃颗粒相互配合，形成稳定的双层隔绝层，进一步氧气和大火与秸秆碎料的接触，增强了秸秆碎料的耐火性。
3、高岭土具片层结构，比表面积大，能够有效隔绝热量和燃烧气体的传导，并且燃烧时，高岭土容易迁移到甲基三乙氧基硅烷层表面，在表面富集，与甲基三乙氧基硅烷层配合形成较为致密坚硬的炭化层，进一步提高秸秆碎料的隔热绝氧效果；低熔点玻璃粉在受热时熔化，形成无机玻璃状导热点，与炭化层结合，将热量快速向空气中传递，快速降低炭化层表面的温度，进一步阻挡火势的蔓延；纳米二氧化钛具有良好的隔热作用，粘附在甲基三乙氧基硅烷，与高岭土与低熔点玻璃粉配合，形成炭化层中的骨架结构，增强炭化层的致密度和强度，进一步提高阻燃性。
具体实施方式
以下结合制备例和实施例对本申请作进一步详细说明。
原料来源甲基三乙氧基硅烷来自上海海曲化工有限公司；
秸秆碎料为玉米秸秆碎料，直径＜10mm；
高岭土来自天津市燕东矿产品有限公司；
低熔点玻璃粉来自灵寿县顺泽矿产品加工厂；
纳米二氧化钛来自常州丰硕化工有限公司；
脲醛树脂来自山东零度新材料有限公司；
壳聚糖为水溶性壳聚糖，来自太仓市荣德生物技术研究所；
聚硅硼氧烷阻燃剂来自张家港雅瑞化工有限公司；
膨润土来自天津天裕膨润土有限公司；
硅酸钠来自山东多丰化工有限公司；
硼酸铝来自湖北齐飞医药化工有限公司。
制备例
制备例1
改性秸秆碎料包括以下制备步骤：
S1:将25kg甲基三乙氧基硅烷、18kg防火阻燃颗粒和80kg水均匀混合，制成阻燃液；
S2：将秸秆碎料完全浸入阻燃料中5min后捞出，干燥，得到改性秸秆碎料；其中防火阻燃颗粒为11kg高岭土、2.8kg低熔点玻璃粉和4.2kg纳米二氧化钛，即高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比为8:2:3。
制备例2
改性秸秆碎料包括以下制备步骤：
S1:将28kg甲基三乙氧基硅烷、22kg防火阻燃颗粒和90kg水均匀混合，制成阻燃液；
S2：将秸秆碎料完全浸入阻燃料中5min后捞出，干燥，得到改性秸秆碎料；其中防火阻燃颗粒为13.5kg高岭土、3.4kg低熔点玻璃粉和5.1kg纳米二氧化钛，即高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比为8:2:3。
制备例3
改性秸秆碎料包括以下制备步骤：
S1:将30kg甲基三乙氧基硅烷、25kg防火阻燃颗粒和100kg水均匀混合，制成阻燃液；
S2：将秸秆碎料完全浸入阻燃料中5min后捞出，干燥，得到改性秸秆碎料；其中防火阻燃颗粒为15.4kg高岭土、3.9kg低熔点玻璃粉和5.7kg纳米二氧化钛，即高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比为8:2:3。
制备例4-7
制备例4-7与制备例3的不同之处，在于甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水的质量不同,具体重量如下表1所示；
表1制备例4-7中甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水的质量
其中，制备例4-7中的防火阻燃颗粒，其组成成分高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比仍为为8:2:3；
制备例4中，高岭土10.5kg、低熔点玻璃粉2.6kg和纳米二氧化钛3.9kg；
制备例5中，高岭土16kg、低熔点玻璃粉4kg和纳米二氧化钛6kg；
制备例6中，高岭土10.5kg、低熔点玻璃粉2.6kg和纳米二氧化钛3.9kg；
制备例7中，高岭土13.5kg、低熔点玻璃粉3.5kg和纳米二氧化钛5kg。
制备例8-14
制备例8-14与制备例2的不同之处在于，高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛之间的质量比不同,具体质量如下表所示；
表2制备例8-14中高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量以及质量比
| 高岭土/kg | 低熔点玻璃粉/kg | 纳米二氧化钛/kg | 三种物质的质量比 | |
| 制备例8 | 12.8 | 3.5 | 5.7 | 9:2.5:4 |
| 制备例9 | 12.2 | 3.7 | 6.1 | 10:3:5 |
| 制备例10 | 12.9 | 3.6 | 5.5 | 6.5:1.8:2.8 |
| 制备例11 | 12.1 | 3.8 | 6.1 | 10.2:3.2:5.2 |
| 制备例12 | 12.4 | 2.5 | 7.1 | 9:1.8:5.2 |
| 制备例13 | 14.5 | 3.5 | 4 | 10.2:2.5:2.8 |
| 制备例14 | 11.5 | 4.7 | 5.8 | 7.8:3.2:4 |
实施例
实施例1
一种橱柜板材的制备工艺包括以下，包括以下步骤：
S1：先将20kg脲醛树脂和25kg水均匀混合，制得胶黏剂；
S2:将50kg改性秸秆碎料、5kg竹纤维、3kg玻璃纤维、6kg壳聚糖和S1步骤中的胶黏剂混合均匀，倒入热压模具,控制热压温度为200℃，热压压力为0.4MPa,热压时间为10min，得到橱柜板材；其中改性秸秆碎料来自制备例1。
实施例2
一种橱柜板材的制备工艺包括以下，包括以下步骤：
S1：先将25kg脲醛树脂和20kg水均匀混合，制得胶黏剂；
S2:将65kg改性秸秆碎料、7kg竹纤维、5kg玻璃纤维、7kg壳聚糖和S1步骤中的胶黏剂混合均匀，倒入热压模具,控制热压温度为210℃，热压压力为0.5MPa,热压时间为8min，得到橱柜板材；其中改性秸秆碎料来自制备例1。
实施例3
一种橱柜板材的制备工艺包括以下，包括以下步骤：
S1：先将30kg脲醛树脂和35kg水均匀混合，制得胶黏剂；
S2:将80kg改性秸秆碎料、9kg竹纤维、8kg玻璃纤维、8kg壳聚糖和S1步骤中的胶黏剂混合均匀，倒入热压模具,控制热压温度为220℃，热压压力为0.6MPa,热压时间为9min，得到橱柜板材；其中改性秸秆碎料来自制备例1。
实施例4-9
实施例4-9与实施例3的不同之处在于，改性秸秆碎料分别依次采用制备例2-7，其余步骤均与实施例3相同。
实施例10-16
实施例10-16与实施例3的不同之处在于，改性秸秆碎料分别依次采用制备例8-14，其余步骤均与实施例3相同。
实施例17
实施例17与实施例10的不同之处在于，将甲基三乙氧基硅烷替换为聚硅硼氧烷阻燃剂，其余步骤均与实施例10相同。
实施例18
实施例18与实施例10的不同之处在于，将高岭土替换为膨润土，其余步骤均与实施例10相同。
实施例19
实施例19与实施例10的不同之处在于，未添加低熔点玻璃粉，其余步骤均与实施例10相同。
实施例20
实施例20与实施例10的不同之处在于，未添加纳米二氧化钛，其余步骤均与实施例10相同。
实施例21-23
实施例21-23与实施例10的不同之处在于，原料中还添加有硅酸钠和硼酸铝，硅酸钠和硼酸铝的质量比为2.5:1；
实施例21中，硅酸钠和硼酸铝的总重量为5kg，硅酸钠的重量为3.6kg、硼酸铝的重量为1.4kg；
实施例22中，硅酸钠和硼酸铝的总重量为6.5kg，硅酸钠的重量为4.6kg、硼酸铝的重量为1.9kg；
实施例23中，硅酸钠和硼酸铝的总重量为8kg，硅酸钠的重量为5.7kg、硼酸铝的重量为2.3kg。
实施例24-28
实施例24-28与实施例23的不同之处在于，硅酸钠和硼酸铝的质量以及质量比不同；
实施例24中，硅酸钠为5.2kg，硼酸铝为2.8kg，硅酸钠和硼酸铝的质量比为2.8：1.5；
实施例25中，硅酸钠为4.8kg，硼酸铝为3.2kg，硅酸钠和硼酸铝的质量比为3：2；
实施例26中，硅酸钠为5.9kg，硼酸铝为2.1kg，硅酸钠和硼酸铝的质量比为2.2：0.8；
实施例27中，硅酸钠为4.7kg，硼酸铝为3.3kg，硅酸钠和硼酸铝的质量比为3.2：2.2。
实施例28
实施例28与实施例24的不同之处在于，未添加壳聚糖，其余步骤均与实施例24相同。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于，秸秆碎料未经过改性，其余步骤均与实施例1相同。
性能检测试验
检测方法
参照标准GB/24137-2009对实施例1-28以及对比例1制备的橱柜板材进行力学性能测试；防火性能测试：根据GB/T2406-93对实施例1-28以及对比例1制备的橱柜板材进行耐火性能测试,试样长100mm,宽6mm,厚3mm。抗弯折强度和氧指数指标如下表所示：
表3实施例1-28以及对比例1的抗弯折强度和氧指数指标数据
从表3可以看出，本申请实施例制备的橱柜板材的抗弯折强度可达到28MPa以上，氧指数可到30％以上，说明本申请制备的橱柜板材抗弯折性能好并且属于难燃橱柜板材；
结合表3和实施例1-3的数据可知，实施例3制备的橱柜板材的抗弯折性能较好，并且耐火性能好；
结合表3和实施例3-9的数据可知，甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水的质量比为(25-30)：(18-25)：(80-100)时制备秸秆碎料的耐火性能较好，超过上述比例范围，制备的橱柜板材的耐火性能较差，在上述质量比例范围内的甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水可以增强彼此的配合作用，从而提高橱柜板材的防火性能；
结合实施例3、实施例10-16的数据可知，实施例3、实施例10-11制备的橱柜板材的防火性能较好，主要是当高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比为(8-10)：(2-3)：(3-5)时，高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛，可以增强彼此之间的协同作用，燃烧时生成的炭化膜较为坚硬致密，进一步隔氧绝热，进一步提高橱柜板材的阻燃耐火的性能；
结合实施例10以、实施例17以及表3的数据可知，相对于聚硅硼氧烷阻燃剂，甲基三乙氧基硅烷能与本申请中的防火阻燃颗粒相互配合，形成稳定的双层隔绝层，增强了秸秆碎料的耐火性；
结合实施例10、实施例18-20的数据可知，相比于膨润土等其他无机阻燃颗粒，本申请中的高岭土能够与甲基三乙氧基硅烷层，形成坚硬的炭化层，进一步提高秸秆碎料的隔热绝氧效果；另外高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛相互配合，在秸秆碎料遇火时，形成坚硬致密并且可散热的炭化层，进一步提高橱柜板材的阻燃效果；
结合实施例10、实施例21-23的数据可知，在制备橱柜板材是添加硅酸钠和硼酸铝，能够提高其耐火性能和抗弯折性能，主要是由于秸秆碎料表面的高岭土和纳米二氧化钛具有吸附性，能够吸附水中的硅酸钠和硼酸铝，减少硅酸钠和硼酸铝在后续热压过程中的流失，使得硅酸钠和硼酸铝填充在改性秸秆粉料之间，硅酸钠在高温下形成隔热炭层，硼酸铝在高温下熔化，吸收热量进而释放水分，提高橱柜板材的耐火性，除此之外硅酸钠还具有良好的粘合性能，能够提高板材的抗弯折强度；
结合实施例23-28以及表3的数据可知，本申请采用硅酸钠和硼酸铝的质量比为(2.5-3)：(1-2)时，可以增强彼此之间的协同作用，进一步隔氧绝热，进一步提高橱柜板材的阻燃耐火的性能；
结合实施例24、实施例28以及表1的数据可知，壳聚糖能够有效提高橱柜板材的耐火性，可能是由于改性秸秆粉料表面形成的壳聚糖膜遇火从固态变成液态，从而提高了橱柜板材的耐火性能；
结合实施例1和对比例1的数据可知，秸秆碎料外包裹上防火阻燃颗粒(高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛)，防火阻燃颗粒能够阻挡氧气与秸秆碎料的接触，并且能够生成阻燃层，提高秸秆碎料的耐火性，从而提高制备的橱柜板材的耐火性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种橱柜板材，其特征在于，包括以下重量份的原料制成：50-80份改性秸秆碎料、5-9份竹纤维、3-8份玻璃纤维、20-30份脲醛树脂、25-35份水；所述改性秸秆碎料由秸秆碎料外包裹防火阻燃颗粒制成。
2.根据权利要求1所述的一种橱柜板材，其特征在于：所述改性秸秆碎料包括以下制备步骤：
S1:将甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水均匀混合，制成阻燃液，其中甲基三乙氧基硅烷、防火阻燃颗粒和水的质量比为（25-30）：（18-25）：（80-100）；
S2：将秸秆碎料完全浸入阻燃料中后捞出，干燥，得到改性秸秆碎料。
3.根据权利要求2所述的一种橱柜板材，其特征在于：所述防火阻燃颗粒包括高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛。
4.根据权利要求3所述的一种橱柜板材，其特征在于：所述高岭土、低熔点玻璃粉和纳米二氧化钛的质量比为（8-10）：（2-3）：（3-5）。
5.根据权利要求4所述的一种橱柜板材，其特征在于：还包括5-8重量份的硅酸钠和硼酸铝。
6.根据权利要求5所述的一种橱柜板材，其特征在于：所述硅酸钠和硼酸铝的质量比为（2.5-3）：（1-2）。
7.根据权利要求1所述的一种橱柜板材，其特征在于：还包括6-8份的壳聚糖。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的橱柜板材的制备工艺，其特征在于：包括以下制备步骤：
S1：先将脲醛树脂和水均匀混合，制得胶黏剂；
S2:将改性秸秆碎料、竹纤维、玻璃纤维和胶黏剂混合均匀，热压成橱柜板材。
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