环保阻燃纤维板及其制备方法

摘要

本发明涉及环保阻燃纤维板及其制备方法，有效解决现有板材重量大，成本高，质量差，寿命短，环保性差的问题，方法是，将废旧纤维洗净、制干，粉碎，置入质量浓度的2%的NaOH溶液中进行浸渍24h，用清水洗涤，在5000r/min下用纤维解离器解离，再用清水洗涤，使NaOH完全被洗除，得处理后的湿纤维；由氢氧化铝、聚磷酸铵、三聚氰胺和硼酸锌混匀制成阻燃剂；将处理后的湿纤维在搅拌下与阻燃剂混配在一起，成均匀的板浆；将板浆装入模具中成型，经冷压、热压制备成环保阻燃纤维板，本发明原材料丰富，废物利用，节约资源，减少环境污染，制备方法简单，成本低，效率高，产品质量好，使用寿命长，经济和社会效益巨大。

权利要求

1.一种环保阻燃纤维板，其特征在于，包括废旧纤维和阻燃剂，废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰20-30；所述的阻燃剂包括由质量百分比计的：氢氧化铝20-40%、聚磷酸铵30-

50%、三聚氰胺10-25%和硼酸锌5-20%；

所述的废旧纤维选用废报纸、废纸箱、玉米秸秆、麦秸杆、棉秸秆、稻草、甘蔗渣及废旧纺织品中的一种或两种以上的组合；

其制备包括以下步骤：

（1）废旧纤维的处理

将废旧纤维洗净、制干，粉碎，置入质量浓度的2%的NaOH溶液中进行浸渍24h，用清水洗涤，在5000r/min下用纤维解离器解离，再用清水洗涤，使NaOH完全被洗除，得处理后的湿纤维，并计算湿纤维中废旧纤维的含量；

（2）配制阻燃剂

将由质量百分比计的：氢氧化铝20-40%、聚磷酸铵30-50%、三聚氰胺10-25%和硼酸锌5-

20%混匀配制成阻燃剂；

（3）混合制浆

废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰20-30，将步骤（1）处理后的湿纤维在搅拌下与阻燃剂混配在一起，搅拌速度为200-400r/min，时间30-60min，成均匀的板浆；

（4）制板

将步骤（3）制成的板浆装入模具中成型，经冷压、热压制备成环保阻燃纤维板；其中，所述的冷压压强为4-6MPa，温度为室温；所述的热压压强为4-6MPa，温度120-180℃。

2.根据权利要求1所述的环保阻燃纤维板，其特征在于，所述的其制备包括以下步骤：（1）废旧纤维的处理

将废旧纤维洗净、制干，粉碎，置入质量浓度的2%的NaOH溶液中进行浸渍24h，用清水洗涤，在5000r/min下用纤维解离器解离，再用清水洗涤，使NaOH完全被洗除，得处理后的湿纤维；

（2）配制阻燃剂

将由质量百分比计的：氢氧化铝28%、聚磷酸铵36%、三聚氰胺20%和硼酸锌16%混匀配制成阻燃剂；

（3）混合制浆

按质量比计废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰27或100︰24，将步骤（1）处理后的湿纤维在搅拌下与阻燃剂混配在一起，搅拌速度为200-400r/min，时间30-60min，成均匀的板浆；

（4）制板

将步骤（3）制成的板浆装入模具中成型，经冷压、热压制备成环保阻燃纤维板，其中，所述的冷压压强为4-6MPa，温度为室温；所述的热压压强为4-6MPa，温度120-180℃。

说明书

环保阻燃纤维板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及板材，特别是一种环保阻燃纤维板及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着安全意识的提高，人们对阻燃板材的要求也越来越高，在制备阻燃纤维板不仅要考虑板材类型，又要考虑阻燃剂施压方法和阻燃剂类型。其中目前使用的板材类型：

[0003] 主要有水泥板、纤维水泥板、石膏板等，他们主要有以下不足：

[0004] (1)板材较重。

[0005] (2)抗折、抗冲击和韧性较差。

[0006] (3)成本相对高。

[0007] 施加方法和阻燃剂类型：

[0008] 现有技术中阻燃板材应用最普遍和广泛的是添加法。选用的阻燃剂类型主要有硼、N-P、N-P-硼、膨胀型阻燃剂等，其中膨胀性中的N-P-硼尤为最佳。选用的N有三聚氰胺、双氰胺等，选用的P有聚磷酸铵、磷酸盐、磷酸酯类等，硼有硼酸、硼砂、硼酸锌等，他们的复配存在以下不足：

[0009] （1）随着阻燃剂的加入量增大，板材力学性能下降。

[0010] （2）阻燃性能与板材力学性能呈相反的效果。

[0011] （3）有机阻燃剂稳定性差，在压板过程中易分解流失，质量差，使用效果差，寿命短。

[0012] 因此，板材及制备方法上的改进和创新势在必行。

发明内容

[0013] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种环保阻燃纤维板及其制备方法，可有效解决现有板材重量大，成本高，质量差，寿命短，环保性差的问题。

[0014] 本发明解决的技术方案是，该环保阻燃纤维板是包括废旧纤维和阻燃剂，废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰20-30；所述的阻燃剂包括由质量百分比计的：氢氧化铝20-40%、聚磷酸铵30-50%、三聚氰胺10-25%和硼酸锌5-20%；

[0015] 所述的废旧纤维选用废报纸、废纸箱、玉米秸秆、麦秸秆、棉秸秆、稻草、甘蔗渣及废旧纺织品中的一种或两种以上的组合。

[0016] 其制备方法是：

[0017] （1）废旧纤维的处理

[0018] 将废旧纤维洗净、制干，粉碎，置入质量浓度的2%的NaOH溶液中进行浸渍24h，用清水洗涤，在5000r/min下用纤维解离器解离，再用清水洗涤，使NaOH完全被洗除，得处理后的湿纤维，并计算湿纤维中废旧纤维的含量；

[0019] （2）配制阻燃剂

[0020] 将由质量百分比计的：氢氧化铝（ATH）20-40%、聚磷酸铵（APP）30-50%、三聚氰胺10-25%和硼酸锌5-20%混匀配制成阻燃剂；

[0021] （3）混合制浆

[0022] 废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰20-30，将步骤（1）处理后的湿纤维在搅拌下与阻燃剂混配在一起，搅拌速度为200-400r/min，时间30-60min，成均匀的板浆；

[0023] （4）制板

[0024] 将步骤（3）制成的板浆装入模具中成型，经冷压、热压制备成环保阻燃纤维板，其中，所述的冷压压强为4-6MPa，室温（常温18-25℃）；所述的热压压强为4-6MPa，温度120-180℃。

[0025] 要说明的是，本发明给出的废旧纤维与阻燃剂的质量比是指废旧纤维洗净、制干后的废旧纤维，不是碱液处理后的湿纤维，若是用碱液处理后的湿纤维，要进行含水率计算，再计算出湿纤维与阻燃剂之间的用量，如所需板材质量为300g，选取阻燃剂添加量为纤维总量的20%，则所需纤维和阻燃剂的量分别为250g和50g（按集中阻燃剂的不同比例配制50g阻燃剂）；若纤维含水率为50%，则所需处理过的湿纤维应为500g，依次类推，不一一列举。

[0026] 本发明原材料丰富，废物利用，节约资源，减少环境污染，制备方法简单，成本低，效率高，产品质量好，使用寿命长，经济和社会效益巨大，与现有技术相比，具有原料（废旧纤维）和阻燃剂的创新相结合做出来的纤维阻燃板，具有以下突出的优点：

[0027] （1）利用废旧纤维为原料，既节约了资源、降低了成本，又保护了环境，使得资源得到了高效回收再利用。

[0028] （2）成本低、来源广。

[0029] （3）纤维板质轻，抗折、抗冲击和韧性较好，使用寿命长，延长使用寿命1倍以上；

[0030] 采用氢氧化铝-N-P-硼阻燃剂复配阻燃剂，其优点如下：

[0031] （1）阻燃剂环保、无毒。

[0032] （2）N、P和硼虽阻燃协效，但随其添加量的增加都会使得板材力学性能下降，而氢氧化铝的添加缓解了其力学性能的下降。在提高阻燃性能的基础上，板材的力学性能有所下降，但幅度很小，基本不变。

[0033] （3）选用的阻燃剂热稳定性好，在纤维板热压过程中能耐高温，不会使其分解而导致阻燃剂的流失。

[0034] （4）成本低，聚磷酸铵价格较贵，而氢氧化铝价格很便宜，部分氢氧化铝的加入使得聚磷酸铵用量减少，降低了成本。

具体实施方式

[0035] 以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。

[0036] 本发明在具体实施中，可由以下实施例给出。

[0037] 实施例1

[0038] 本发明在具体实施中，该环保阻燃纤维板是由废旧纤维和阻燃剂制成，废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰27，所述的阻燃剂是由质量百分比计的：氢氧化铝28%、聚磷酸铵36%、三聚氰胺20%和硼酸锌16%混匀制成；

[0039] 所述的废旧纤维为废报纸、废纸箱、玉米秸秆、麦秸秆、棉秸秆、稻草、甘蔗渣及废旧纺织品的一种或两种以上的混合。

[0040] 其制备方法是：

[0041] （1）废旧纤维的处理

[0042] 将废旧纤维洗净、制干，粉碎，置入质量浓度的2%的NaOH溶液中进行浸渍24h，用清水洗涤，在5000r/min下用纤维解离器解离，再用清水洗涤，使NaOH完全被洗除，得处理后的湿纤维，并计算湿纤维中废旧纤维的含量；

[0043] 要说明的是，本发明实施例给出的废旧纤维与阻燃剂的质量比是指废旧纤维洗净、制干后的废旧纤维，不是碱液处理后的湿纤维，若是用碱液处理后的湿纤维，要进行含水率计算，再计算出湿纤维与阻燃剂之间的用量。如所需板材质量为300g，选取阻燃剂添加量为纤维总量的20%，则所需纤维和阻燃剂的量分别为250g和50g（按集中阻燃剂的不同比例配制50g阻燃剂）；若纤维含水率为50%（即，废旧纤维的含量占比为50%），则所需处理过的湿纤维应为500g，依次类推，不一一列举。

[0044] （2）配制阻燃剂

[0045] 将由质量百分比计的：氢氧化铝28%、聚磷酸铵36%、三聚氰胺20%和硼酸锌16%混匀配制成阻燃剂；

[0046] （3）混合制浆

[0047] 废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰27，将步骤（1）处理后的湿纤维在搅拌下与阻燃剂混配在一起，搅拌速度为200-400r/min，时间30-60min，成均匀的板浆；

[0048] （4）制板

[0049] 将步骤（3）制成的板浆装入模具中成型，经冷压、热压制备成环保阻燃纤维板，其中，所述的冷压压强为4-6MPa，室温（常温18-25℃）；所述的热压压强为4-6MPa，温度120-180℃。

[0050] 按实施例1给出的方法制备的环保阻燃纤维板，经试用的测试，氧指数（LOI）可高达36，纤维板的内结合强度为0.86MPa，静曲强度为60MPa，弹性模量为5.4MPa，24h吸水厚度膨胀率为9.8。

[0051] 实施例2

[0052] 本发明在具体实施中，该环保阻燃纤维板是由废旧纤维和阻燃剂制成，废旧纤维与阻燃剂的质量比为100︰24。

[0053] 环保阻燃纤维板制作过程：

[0054] （1）废旧纤维的处理

[0055] 将收集的废旧纤维粉碎，加入2%NaOH进行碱浸渍，24h后用清水洗涤，再用纤维解离器（5000r）进一步解离，并进行再次清水洗涤使碱完全被洗除，再进行除水处理。取一些烘干，计算含水率。

[0056] （2）阻燃剂添加量及配制

[0057] 阻燃剂的添加量占纤维总量的20%-30%，氢氧化铝占阻燃剂总量的20%-40%、聚磷酸铵占30%-50%、三聚氰胺占10%-25%、硼酸锌占5%-20%，将其按一定比例混合，用玻璃棒搅拌，使其混合均匀。优选的，所述阻燃剂中，由质量百分比计，氢氧化铝占28%、聚磷酸铵占36%、三聚氰胺占20%、硼酸锌占16%。

[0058] （3）纤维的阻燃处理

[0059] 根据板材质量要求和阻燃剂添加量，分别计算纤维和阻燃剂所需质量，因纤维是湿态的，可根据纤维含水率计算并取相应处理过的纤维，将其放入大烧杯中，并按阻燃剂各成分比例配制阻燃剂并混合均匀，将其与纤维在机械搅拌作用下，进行简单的物理共混， 搅拌速度为200r/min-400r/min，时间30min-60min，使其与纤维均匀混合。

[0060] （4）阻燃纤维板的制备

[0061] 将上述处理过纤维放进模具中铺装成型，再经冷、热压两步法制备成阻燃纤维板。其中，冷压(4-6MPa)，冷压温度为常温，热压（4-6MPa），热压温度为（120-180℃），可得阻燃纤维板；所得板材的阻燃性能明显高，氧指数（LOI）可高达36，纤维板的内结合强度为
0.86MPa，静曲强度为60MPa，弹性模量为5.4MPa，24h吸水厚度膨胀率为9.8。

[0062] 本发明使用的原料为废报纸、废纸箱、玉米秸秆、麦秸秆、棉秸秆、稻草、甘蔗渣及废旧纺织品等，这些废旧纤维既造成了资源的浪费又污染了环境，以此为原料，制纤维板，不仅达到质轻、抗折、抗弯、韧性好、成本低、来源广、节能环保的目的，还实现了废旧纤维资源的高效回收再利用，达到经济效益和社会效益的双丰收。

[0063] 本发明使用的阻燃剂为：氢氧化铝（ATH）、聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺和硼酸锌，具体原理：聚磷酸铵中的N易与纤维上的OH形成氢键，使得阻燃剂易于基体材料结合和分散，在此基础上混入其它阻燃剂进行复配；以聚磷酸铵的凝聚相阻燃与三聚氰胺的气相阻燃相结合，加之硼酸锌的抑烟协效，达到很好的阻燃效果。虽达到很好的阻燃效果，但板材力学性能大大降低，成本也高。然而，一定量氢氧化铝的加入能在保证板材阻燃性能的基础上，缓解纤维板力学性能的降低，使其基本不变，且成本也低。

[0064] 并经实地试用和反复测试，均取得了相同或相近似的结果，成本低，产品质量好，所得板材的阻燃性能明显提高，氧指数（LOI）从未添加时的21提高到添加后的34-36，纤维板的内结合强度大致在0.82-0.96MPa，静曲强度大致在42-63MPa，弹性模量大致在3.8-5.8MPa，24h吸水厚度膨胀率大致在8.2-12.3，力学性能下降幅度很小，基本不变，可降低生产成本40-50%，使用寿命可延长1倍以上，而且减少了废弃物对环境造成的污染，节能环保，有效提高了使用价值和商业价值，经济和社会效益巨大。