一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料及其制備方法，由植物纖維、耐高溫型阻燃膠黏劑、硅酸鈉、發(fā)泡劑及防水劑經(jīng)機(jī)械發(fā)泡制備得到密度為0.03-0.06g/cm3的一種超輕可降解阻燃保溫材料。其中，所述的耐高溫型阻燃膠黏劑由聚乙烯醇、磷酸、尿素和淀粉組成。其既可作為膠粘劑增強(qiáng)纖維間的連接而構(gòu)筑網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又是一種環(huán)保型氮磷系阻燃劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)過程簡單、原料來源廣價格低、綜合成本低、生產(chǎn)過程無污染，且產(chǎn)品具有優(yōu)良的阻燃性能和降解性能等，有望成為新型的環(huán)保型阻燃保溫材料；由于該材料廢棄后易降解，且在燃燒過程中發(fā)煙量少、不產(chǎn)生刺激性的鹵化氫、無毒環(huán)保，可替代現(xiàn)有的無機(jī)和有機(jī)發(fā)泡材料。
【專利說明】一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于保溫阻燃材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材 料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)外市場上常用的保溫材料包括有機(jī)類(如聚苯乙烯泡沫板、硬質(zhì)聚氨酯 泡沫板、酚醛泡沫板)、無機(jī)類（如珍珠巖水泥板、泡沫水泥板、復(fù)合硅酸鹽板等）和復(fù)合材 料類（如金屬夾芯板等）。其中，使用最多的是聚苯丙烯泡沫板，它占現(xiàn)有保溫材料用量的 99%左右。由于其不可降解性給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的"白色污染"。且聚苯乙烯保溫材料 的阻燃性能較差，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣有毒。另外，聚苯乙烯等現(xiàn)有有機(jī)保溫材料，均以 石化資源為原料，加重了對石油資源的消耗。因此，消除"白色污染"，充分挖掘來源豐富的 原材料，尋求新的可降解阻燃的保溫材料，已是當(dāng)務(wù)之急，并具有深遠(yuǎn)的意義。
[0003] 當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的保溫材料絕大部分采用鹵系阻燃劑，其在燃燒過程中會釋放具有 刺激性的鹵化氫氣體，對人身安全造成隱患。隨著人們環(huán)保、安全、健康意識的日益增強(qiáng)，世 界各國開始把環(huán)保型阻燃材料作為研究和開發(fā)的重點(diǎn)。對此，本發(fā)明采用聚乙烯醇、淀粉、 磷酸及尿素等為原料合成耐高溫型阻燃膠黏劑聚乙烯醇磷酸銨，并制備可降解保溫阻燃材 料，其燃燒過程產(chǎn)生無毒氣體，且氧指數(shù)達(dá)34%以上。
[0004] 本發(fā)明涉及的原料均來源豐富、價格低廉且無污染。其中，植物材料是一類可降 解、可再生、可重復(fù)利用及自然界中儲量最豐富的天然高分子材料，不僅與環(huán)境相容性好 而且來源廣泛，主要包括回用紙漿纖維、農(nóng)作物秸桿、甘蔗渣、木材、竹材及林業(yè)加工剩余物 等；聚乙烯醇屬于一種生物可降解高分子材料，在細(xì)菌和酶的作用下，46天可降解75%，可 由非石油路線大規(guī)模生產(chǎn)，價格低廉；淀粉是植物體內(nèi)貯藏的高分子碳水化合物，它可以分 解成葡萄糖、麥芽糖等成分；磷酸、尿素作為畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)的高效氮、磷復(fù)合肥的原料，來源 廣泛，價格低廉。有效地開發(fā)利用可降解材料，有利于實(shí)現(xiàn)對石化產(chǎn)品的部分替代，有利于 協(xié)調(diào)好自然資源與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材 料。本發(fā)明涉及的原料均來源豐富、價格低廉且無污染；且其燃燒過程產(chǎn)生無毒氣體，氧指 數(shù)達(dá)34%以上。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，包含以下步驟： (1) 將天然植物材料進(jìn)行浸泡、疏解和磨漿處理，得到漿料纖維(控制漿料濃度為5 wt°/〇)； (2) 在耐高溫型阻燃膠粘劑中，依次加入漿料纖維、發(fā)泡劑、硅酸鈉和防水劑，得到泡沫 體； (3)將泡沫體倒入模具中，經(jīng)過濾水和穿透式干燥而成型。
[0007] 步驟（1)所述的天然植物材料包括回用紙漿、農(nóng)作物秸桿、甘蔗渣、木材、竹材及林 業(yè)加工剩余物。
[0008] 步驟（1)中天然植物材料的浸泡為：回用紙漿浸泡2-24 h ;農(nóng)作物秸桿、甘蔗渣、 木材、竹材及林業(yè)加工剩余物采用堿液進(jìn)行浸泡處理，在溫度100-150 °C下，采用質(zhì)量濃度 為1-3%的NaOH溶液浸泡5-12 h進(jìn)行蒸煮軟化；步驟（1)所述疏解時間為8-16 min ; 所述浸泡的時間優(yōu)選為12 h，所述疏解的時間優(yōu)選為12 min。
[0009] 步驟（2)所述的耐高溫型阻燃膠粘劑為有機(jī)可降解膠料，由磷酸、尿素、聚乙烯醇、 植物淀粉、水組成，其中磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉質(zhì)量比為0. 5-3 :0. 4-2. 4 :0. 5-2 : 〇. 5-2 ;所述的耐高溫型阻燃膠粘劑固含量用量為絕干纖維質(zhì)量的10-70%。
[0010] 步驟（2)所述的發(fā)泡劑為5-50 wt%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液或十二烷基硫酸 鈉水溶液；防水劑為烷基烯酮二聚物、或羥基硅油中的一種；發(fā)泡劑用量為絕干纖維質(zhì)量 的5-50% ;防水劑的用量為絕干纖維質(zhì)量的5-50%。
[0011] 步驟（3)中所述的干燥成型的溫度為90-120° C，干燥成型的時間為2-4 h。
[0012] 以上絕干纖維即漿料纖維的質(zhì)量以絕干計(jì)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： (1) 本發(fā)明以天然植物纖維、聚乙烯醇、淀粉、磷酸、尿素和硅酸鈉等可降解的原料來制 備阻燃保溫超輕發(fā)泡材料，原料來源廣泛，且價格低廉、綜合成本低，生產(chǎn)過程簡單無污染， 所制得的材料氧指數(shù)可達(dá)34%，且該材料廢棄后易于降解，在燃燒過程中發(fā)煙量少，不產(chǎn)生 刺激性的鹵化氫，無毒環(huán)保，可替代現(xiàn)有的無機(jī)和有機(jī)發(fā)泡材料； (2) 該種材料與墻體契合較好，不易脫落； (3) 以回用紙漿、農(nóng)作物秸桿、甘蔗渣和林業(yè)加工剩余物等為原料，變廢為寶，提高了植 物纖維的附加值、減少了石化資源在建筑保溫等領(lǐng)域的使用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排；另外，本材 料廢棄后的廢棄物可作農(nóng)用肥使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1耐高溫型阻燃膠黏劑的制備流程； 圖2可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備流程。
[0014]

【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明所述的 技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0016] 實(shí)施例1 (1) 將回收的硬紙板和包裝紙箱去除膠粘帶、金屬釘?shù)犬愇锖蠼萦谒刂? h，采用 盤磨機(jī)（ZDP-32型）磨漿（叩解度為30° SR)，機(jī)械疏解12min ;將所磨漿料濃度調(diào)整至5%， 作為制備可降解阻燃墻體材料的原料； (2) 在上述漿料中依次加入有機(jī)耐高溫阻燃膠粘劑、發(fā)泡劑、硅酸鈉和防水劑，在機(jī)械 攪拌作用下對混合物漿料進(jìn)行發(fā)泡，得到發(fā)泡體；其中，耐高溫阻燃膠粘劑由磷酸、尿素、聚 乙烯醇、植物淀粉(質(zhì)量比為1. 5 :1. 6 :1 :0. 2)溶于水中并在90°C水浴鍋水浴2. 5h制備而 成，固含量用量為絕干纖維質(zhì)量的30% ;防水劑成分為15%wt的烷基烯酮二聚物，用量為絕 干纖維質(zhì)量的5% ;發(fā)泡劑成分為10%wt的十二烷基苯磺酸鈉溶液，用量為絕干纖維質(zhì)量的 10% ； (3) 將上述發(fā)泡體緩慢倒入規(guī)格為19 X 19 X5 cm的模具中，靜置濾水10 min，隨后 將其置入110° C的穿透式干燥設(shè)備中干燥2 h ; (4) 將干燥好的樣品脫模后按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10294-2008和GB /T8924-2005， 分別對其導(dǎo)熱系數(shù)和氧指數(shù)進(jìn)行測定。導(dǎo)熱系數(shù)和氧指數(shù)的測定結(jié)果分別為0.025 W/ (m · K)和 34. 2%。
[0017] 實(shí)施例2 (1) 將回收的新聞紙浸泡于水池中2 h，采用盤磨機(jī)（ZDP-32型）磨漿（叩解度為 30° SR)，機(jī)械疏解12min ;將所磨漿料濃度調(diào)至5%，作為制備可降解阻燃墻體材料的原 料； (2) 在上述漿料中依次加入有機(jī)耐高溫阻燃膠粘劑、發(fā)泡劑、硅酸鈉和防水劑，在機(jī)械 攪拌作用下對混合物漿料進(jìn)行發(fā)泡，得到發(fā)泡體。其中，耐高溫阻燃膠粘劑由磷酸、尿素、聚 乙烯醇、植物淀粉(質(zhì)量比為2 :1. 6 :1 :0. 1)溶于水中并在80°C水浴鍋水浴2. 0 h制備而 成，固含量用量為絕干纖維質(zhì)量的70% ;防水劑成分為15%wt的烷基烯酮二聚物，用量為絕 干纖維質(zhì)量的10% ;發(fā)泡劑成分為10%wt的十二烷基硫酸鈉水溶液，用量為絕干纖維質(zhì)量 的 50% ; (3) 將上述發(fā)泡體緩慢倒入規(guī)格為19X 19 X 5 cm的模具中，靜置濾水10 min，隨后 將其置入100° C的穿透式干燥設(shè)備中干燥2. 5 h ; (4) 將干燥好的樣品脫模后按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10294-2008和GB /T8924-2005， 分別對其導(dǎo)熱系數(shù)和氧指數(shù)進(jìn)行測定。導(dǎo)熱系數(shù)和氧指數(shù)的測定結(jié)果分別為0.028 W/ (m · K)和 36. 5%。
[0018] 實(shí)施例3 (1) 將收集的稻草鍘成3 cm長的草段，用1 %的NaOH溶液在110° C蒸鍋內(nèi)蒸煮軟化 5小時。將經(jīng)過蒸煮軟化的草段（含全部處理液）倒入盤磨機(jī)（ZDP-32型）磨漿（叩解度為 30° SR)，機(jī)械疏解12min ;將所磨漿料濃度調(diào)整為5%，作為制備可降解阻燃墻體材料的原 料； (2) 在上述漿料中依次加入有機(jī)耐高溫阻燃膠粘劑、發(fā)泡劑、硅酸鈉和防水劑，在機(jī)械 攪拌作用下對混合物漿料進(jìn)行發(fā)泡，得到發(fā)泡體。其中，耐高溫阻燃膠粘劑由磷酸、尿素、聚 乙烯醇、植物淀粉(質(zhì)量比為3 :1 :0.5 :0.5)分別溶于水中并在95°C水浴鍋水浴3 h制備 而成，固含量用量為絕干纖維質(zhì)量的10% ;防水劑成分為15%wt的烷基烯酮二聚物，用量為 絕干纖維質(zhì)量的50% ;發(fā)泡劑成分為10%wt的十二烷基苯磺酸鈉水溶液，用量為絕干纖維 質(zhì)量的30% ; (3) 將上述發(fā)泡體緩慢倒入規(guī)格為19 X 19 X 5 cm的模具中，靜置濾水10 min，隨 后將其置入95° C的穿透式干燥設(shè)備中干燥3 h; (4) 將干燥好的樣品脫模后按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10294-2008和GB /T8924-2005， 分別對其導(dǎo)熱系數(shù)和氧指數(shù)進(jìn)行測定。導(dǎo)熱系數(shù)和氧指數(shù)的測定結(jié)果分別為0.028 W/ (m · K)和 37%。
[0019] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于：包含以下步驟： (1) 將天然植物材料進(jìn)行浸泡、疏解和磨漿處理，得到漿料纖維； (2) 在耐高溫型阻燃膠粘劑中，依次加入漿料纖維、發(fā)泡劑、硅酸鈉和防水劑，得到泡沫 體； (3) 將泡沫體倒入模具中，經(jīng)過濾水和穿透式干燥而成型。
2. 如權(quán)利要求1所述的可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于：步驟 (1)所述的天然植物材料包括回用紙漿、農(nóng)作物秸桿、甘蔗渣、木材、竹材及林業(yè)加工剩余 物。
3. 如權(quán)利要求1所述的可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于：步驟 (1) 中天然植物材料的浸泡為：回用紙漿浸泡2-24 h ;農(nóng)作物秸桿、甘蔗渣、木材、竹材及林 業(yè)加工剩余物采用堿液進(jìn)行浸泡處理，在溫度100-150 °C下，采用質(zhì)量濃度為1-3%的NaOH 溶液浸泡5-12 h進(jìn)行蒸煮軟化； 步驟（1)所述疏解時間為8-16 min。
4. 如權(quán)利要求1所述的可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于：步驟 (2) 所述的耐高溫型阻燃膠粘劑為有機(jī)可降解膠料，由磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉、水 組成，其中磷酸、尿素、聚乙烯醇、植物淀粉質(zhì)量比為〇. 5-3 :0. 4-2. 4 :0. 5-2 :0. 5-2 ;所述 的耐高溫型阻燃膠粘劑固含量用量為絕干纖維質(zhì)量的10-70%。
5. 如權(quán)利要求1所述的可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于：步驟 (2) 所述的發(fā)泡劑為5-50wt%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液或十二烷基硫酸鈉水溶液；防水 劑為烷基烯酮二聚物、或羥基硅油中的一種；發(fā)泡劑用量為絕干纖維質(zhì)量的5-50% ;防水劑 的用量為絕干纖維質(zhì)量的5-50%。
6. 如權(quán)利要求1所述的可降解阻燃保溫超輕發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于：步驟 (3) 中所述的干燥成型的溫度為90-120° C，干燥成型的時間為2-4 h，干燥方式為穿透式 干燥。
【文檔編號】D21H17/36GK104120635SQ201410329313
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】謝擁群, 蔡麗麗, 莊標(biāo)榕, 莊清平, 陳汀杰, 吳振增 申請人:福建農(nóng)林大學(xué)