一种防水防火板材材料及其制备方法

摘要

本发明涉及板材领域，公开了一种防水防火板材材料及其制备方法。该板材材料按重量包括以下成分：聚苯乙烯树脂30~35重量份、木质纤维素40~45重量份，醋酸乙烯3~7重量份、憎水剂2~5重量份、碳化钛1~3重量份、乙烯基三乙氧基硅烷1~3重量份。本发明板材材料具有极强的防水、防火性能。

权利要求

1.一种防水防火板材材料，其特征是，包括以下成分：聚苯乙烯树脂30 35重量份、木质~纤维素40 45重量份，醋酸乙烯3 7重量份、憎水剂2 5重量份、碳化钛1 3重量份、乙烯基三~ ~ ~ ~乙氧基硅烷1 3重量份。

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2.根据权利要求1所述的一种防水防火板材材料，其特征是，所述憎水剂的制备方法为：（1）将粉煤灰加入到稀硝酸溶液中，使粉煤灰的质量分数达到30 40%，在50 70℃的条~ ~件下加热30 40分钟，冷却3 5小时，然后进行抽滤，在超声波清洗机中清洗2 3小时，最后进~ ~ ~行干燥和煅烧得到处理的粉煤灰；

（2）将氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇的水溶液中，搅拌均匀后加入步骤（1）处理的粉煤灰，搅拌3 5小时，然后经过抽滤、洗涤后置于烘箱中干燥，干燥温度为60 80℃，干燥时~ ~间为1 3小时，得到二次改性的粉煤灰；

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（3）将重量为粉煤灰重量的20 40%的PTFE粉末加入到二次改性的粉煤灰中，进行机械~搅拌，搅拌均匀后放入马弗炉中进行烧结，得到憎水剂。

3.根据权利要求2所述的一种防水防火板材材料，其特征是，所述步骤（1）中的干燥温度为70 90℃，干燥时间为30 50分钟，煅烧温度为300 400℃，煅烧时间为4 5小时。

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4.根据权利要求2所述的一种防水防火板材材料，其特征是，所述步骤（2）中的氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为1 3%，粉煤灰的质量分数为2 6%。

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5.根据权利要求2所述的一种防水防火板材材料，其特征是，所述步骤（3）中烧结过程为：自室温升温至330 340℃，升温速率为70 90℃/ h，恒温保持0.5 2小时；然后升温至360~ ~ ~

370℃，升温速率为40 60℃/ h，恒温保持1 2小时；再降温至330 340℃，降温速率为40 60~ ~ ~ ~ ~℃/ h，恒温保持1 2小时；然后降温至170 200℃，降温速率为40 60℃/ h，最后在空气中冷~ ~ ~却至室温。

6.一种如权利要求1-5任一权利要求所述的防水防火板材材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：（1）将木质纤维素与醋酸乙烯混合，加热到65 75℃，恒温下加热20 30分钟，然后加入~ ~乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌7 10分钟，得到处理后的木质纤维素；

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（2）将聚苯乙烯树脂、碳化钛、憎水剂混合后加入到处理的木质纤维素中混合均匀得到混合物料；

（3）将混合物料加入到螺杆挤出机中熔融共混，冷却成型，造粒，得到防水防火板材材料。

7.根据权利要求6所述的一种防水防火板材材料的制备方法，其特征是，所述步骤（3）熔融过程中螺杆各区段温度分别为：一区温度210 230℃，二区温度230 260℃，三区温度~ ~

260 300℃。

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说明书

一种防水防火板材材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及板材领域，尤其是涉及一种防水防火板材材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前室内地面或者墙面铺装的材料大多数采用木质材料和复合材料，木质材料制备的板材具有较好的触感，复合材料制备的板材是将木屑和粘合剂混合挤压而成，具有外观精美，造价便宜的特点。由于这些板材的成分中都含有木质材料，所以这类板材具有一定的吸水能力，水分残留在地板中容易造成地板的发霉和腐烂，不仅会造成板材的使用寿命缩短，还会因为板材发霉腐烂染室内的空气。

[0003] 现在市场上的板材针对板材不防水的问题，采取的改进措施是在板材的表面涂上一层具有防水作用的涂料作为板材的防水层，达到防水效果。这样的板材的强度一般较低，受到外力摩擦或者磕碰时，很容易造成防水层的损坏。

[0004] 中国专利公开号CN103846984A公开了一种防水板材。该板材包括上表面层、纤维层、刨花层和下表面层，在上表面层和下表面层间设置一定数量的纤维层和刨花层，纤维层和刨花层交替设置；刨花层板材由刨花材料和加强纤维丝通过热固性树脂在热力和压力作用下合成的板材；在上表面层和下表面层上喷涂有防水涂料。喷涂在上表面层的涂料容易在外力的作用下损坏，从而使板材防水性能下降。

发明内容

[0005] 本发明是为了克服现有技术板材材料不防水、防水性差的问题，提供一种防水性优良的板材材料。

[0006] 本发明还提供了一种防水防火板材材料的制备方法。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防水防火板材材料，包括以下成分：聚苯乙烯树脂30～35重量份、木质纤维素40～45重量份，醋酸乙烯3～7重量份、憎水剂2～5重量份、碳化钛1～3重量份、乙烯基三乙氧基硅烷1～3重量份。

[0008] 本发明采用木质纤维素作为板材材料的主成分，聚苯乙烯树脂作为板材材料的填料，聚苯乙烯不仅具有良好的化学稳定性，还具有耐酸碱性强，吸水性小的优良特性。碳化钛作为一种优良的阻燃剂，添加到板材材料中能够使板材材料具有较好的防火性能。乙烯基三乙氧基硅烷在组分中作为一种偶联剂，能将有机和无机物质连接，增加了组分间的分散性和板材材料的强度。使用此组分制备的材料本身就具有防水性能，在生产板材时就不需要在板材的表面涂上一层防水层，避免了普通防水板材因为防水层的脱落而造成的防水性能下降。

[0009] 作为优选，所述憎水剂的制备方法为：(1)将粉煤灰加入到稀硝酸溶液中，使粉煤灰的质量分数达到30～40％，在50～70℃的条件下加热30～40分钟，冷却3～5小时，然后进行抽滤，在超声波清洗机中清洗2～3小时，最后进行干燥和煅烧得到处理的粉煤灰；
(2)将氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇的水溶液中，搅拌均匀后加入步骤(1)处理的粉煤灰，搅拌3～5小时，然后经过抽滤、洗涤后置于烘箱中干燥，干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～3小时，得到二次改性的粉煤灰；
(3)将PTFE粉末加入到二次改性的粉煤灰中，进行机械搅拌，搅拌均匀后放入马弗炉中进行烧结，得到憎水剂。

[0010] 聚四氟乙烯分子中具有较多C-F键，卤素基团具有较强的疏水性能，并且聚四氟乙烯分子中没有其它的亲水基团存在，所有聚四氟乙烯材料具有较强的疏水性能。在较高的温度下将聚四氟乙烯熔融然后粘结接在粉煤灰的外表面上，形成具有较强疏水性的物质。将所制备的憎水剂加入到板材材料中使板材具有极优的防水效果，另外，由于粉煤灰具有较高的强度，粉煤灰分散到组成板材材料的大分子有机物中，阻碍了分子链的相对移动，因此，憎水剂的添加还大大增强了板材材料的强度。

[0011] 作为优选，所述步骤(1)中的干燥温度为70～90℃，干燥时间为30～50分钟，煅烧温度为300～400℃，煅烧时间为4～5小时。

[0012] 作为优选，所述步骤(2)中的氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为1～3％，粉煤灰的质量分数为2～6％。

[0013] 作为优选，所述步骤(3)中烧结过程为：所述步骤(3)中烧结过程为：自室温升温至330～340℃，升温速率为70～90℃/h，恒温保持0.5～2小时；然后升温至360～370℃，升温速率为40～60℃/h，恒温保持1～2小时；再降温至330～340℃，降温速率为40～60℃/h，恒温保持1～2小时；然后降温至170～200℃，降温速率为40～60℃/h，最后在空气中冷却至室温。

[0014] 一种防水防火板材材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将木质纤维素与醋酸乙烯混合，加热到65～75℃，恒温下加热20～30分钟，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌7～10分钟，得到处理后的木质纤维素；
(2)将聚苯乙烯树脂、碳化钛、憎水剂混合后加入到处理的木质纤维素中混合均匀得到混合物料；
(3)将混合物料加入到螺杆挤出机中熔融共混，冷却成型，造粒，得到防水防火板材材料。

[0015] 作为优选，所述步骤(3)熔融过程中螺杆各区段温度分别为：一区温度210～230℃，二区温度230～260℃，三区温度260～300℃。

[0016] 因此，本发明具有如下有益效果：(1)使用本发明组分制备的板材跟一般的板材相比，不需要在板材外表层增加一层防水层，本发明板材材料本身就具有防水效果，避免了一般板材因为防水层损坏造成的防水效果不佳的问题；(2)使用粉煤灰和聚四氟乙烯制备的憎水剂添加到板材材料中，不仅使板材具有较强的疏水性能还具有较高的强度；(3)碳化钛作为一种优良的阻燃剂，添加到板材材料中能够使板材材料具有较好的防火性能。

具体实施方式

[0017] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

[0018] 本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

[0019] 实施例1本发明采用以下技术方案：一种防水防火板材材料，包括以下成分：聚苯乙烯树脂30重量份、木质纤维素40重量份，醋酸乙烯3重量份、憎水剂2重量份、碳化钛1重量份、乙烯基三乙氧基硅烷1重量份。

[0020] 其中，憎水剂的制备方法为：(1)将20g粉煤灰加入到1mol/L的稀硝酸溶液中，粉煤灰的质量分数为30％，在50℃的条件下加热30分钟，冷却3小时，然后进行抽滤，在超声波清洗机中清洗2小时，再在70℃的条件下干燥30分钟，最后在300℃的条件下煅烧4小时得到处理的粉煤灰；
(2)将氨丙基三乙氧基硅烷加入浓度为50％的无水乙醇的水溶液中，氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为1％，搅拌均匀后加入步骤(1)处理的粉煤灰，粉煤灰的质量分数为2％，搅拌3小时，然后经过抽滤、洗涤后置于烘箱中干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为1小时，得到二次改性的粉煤灰；
(3)将4gPTFE粉末加入到二次改性的粉煤灰中，进行机械搅拌，搅拌均匀后放入马弗炉中进行烧结，烧结过程为：自室温升温至330℃，升温速率为70℃/h，恒温保持0.5小时；然后升温至360℃，升温速率为40℃/h，恒温保持1小时；再降温至330℃，降温速率为40℃/h，恒温保持1小时；然后降温至170℃，降温速率为40℃/h，最后在空气中冷却至室温，得到憎水剂。

[0021] 一种防水防火板材材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将40重量份木质纤维素与3重量份醋酸乙烯混合，加热到65℃，恒温下加热20分钟，然后加入1重量份乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌7分钟，得到处理后的木质纤维素；
(2)将30重量份聚苯乙烯树脂、1重量份碳化钛、2重量份憎水剂混合后加入到处理的木质纤维素中混合均匀得到混合物料；
(3)将混合物料加入到螺杆挤出机中熔融共混，熔融过程中螺杆各区段温度分别为：一区温度210℃，二区温度230℃，三区温度260℃，冷却成型，造粒，得到防水防火板材材料。

[0022] 实施例2本发明采用以下技术方案：一种防水防火板材材料，包括以下成分：聚苯乙烯树脂33重量份、木质纤维素42重量份，醋酸乙烯5重量份、憎水剂3重量份、碳化钛2重量份、乙烯基三乙氧基硅烷2重量份。

[0023] 其中，憎水剂的制备方法为：(1)将20g粉煤灰加入到1mol/L的稀硝酸溶液中，粉煤灰的质量分数为35％，在60℃的条件下加热35分钟，冷却4小时，然后进行抽滤，在超声波清洗机中清洗2.5小时，再在80℃的条件下干燥40分钟，最后在350℃的条件下煅烧4.5小时得到处理的粉煤灰；
(2)将氨丙基三乙氧基硅烷加入浓度为50％的无水乙醇的水溶液中，氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为2％，搅拌均匀后加入步骤(1)处理的粉煤灰，粉煤灰的质量分数为4％，搅拌4小时，然后经过抽滤、洗涤后置于烘箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为2小时，得到二次改性的粉煤灰；
(3)将6gPTFE粉末加入到二次改性的粉煤灰中，进行机械搅拌，搅拌均匀后放入马弗炉中进行烧结，烧结过程为：自室温升温至334℃，升温速率为80℃/h，在334℃恒温保持1小时；自334℃升温至365℃，升温速率为50℃/h，在365℃恒温保持1.5小时；自365℃降温至
334℃，降温速率为50℃/h，在334℃恒温保持1.5小时；自334℃降温至180℃，降温速率为50℃/h，到达180℃后在空气中冷却至室温，得到憎水剂。

[0024] 一种防水防火板材材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将42重量份木质纤维素与5重量份醋酸乙烯混合，加热到70℃，恒温下加热25分钟，然后加入2重量份乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌8分钟，得到处理后的木质纤维素；
(2)将33重量份聚苯乙烯树脂、2重量份碳化钛、3重量份憎水剂混合后加入到处理的木质纤维素中混合均匀得到混合物料；
(3)将混合物料加入到螺杆挤出机中熔融共混，熔融过程中螺杆各区段温度分别为：一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度280℃，冷却成型，造粒，得到防水防火板材材料。

[0025] 实施例3本发明采用以下技术方案：一种防水防火板材材料，包括以下成分：聚苯乙烯树脂35重量份、木质纤维素45重量份，醋酸乙烯7重量份、憎水剂5重量份、碳化钛3重量份、乙烯基三乙氧基硅烷3重量份。

[0026] 其中，憎水剂的制备方法为：(1)将20g粉煤灰加入到1mol/L的稀硝酸溶液中，粉煤灰的质量分数为40％，在70℃的条件下加热40分钟，冷却5小时，然后进行抽滤，在超声波清洗机中清洗3小时，再在90℃的条件下干燥50分钟，最后在400℃的条件下煅烧5小时得到处理的粉煤灰；
(2)将氨丙基三乙氧基硅烷加入浓度为50％的无水乙醇的水溶液中，氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为3％，搅拌均匀后加入步骤(1)处理的粉煤灰，粉煤灰的质量分数为6％，搅拌5小时，然后经过抽滤、洗涤后置于烘箱中干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为3小时，得到二次改性的粉煤灰；
(3)将8gPTFE粉末加入到二次改性的粉煤灰中，进行机械搅拌，搅拌均匀后放入马弗炉中进行烧结，烧结过程为：自室温升温至340℃，升温速率为90℃/h，恒温保持2小时；然后升温至370℃，升温速率为60℃/h，恒温保持2小时；再降温至340℃，降温速率为60℃/h，恒温保持2小时；然后降温至200℃，降温速率为60℃/h，最后在空气中冷却至室温。

[0027] 一种防水防火板材材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将45重量份木质纤维素与7重量份醋酸乙烯混合，加热到75℃，恒温下加热30分钟，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌10分钟，得到处理后的木质纤维素；
(2)将35重量份聚苯乙烯树脂、3重量份碳化钛、3重量份乙烯基三乙氧基硅烷、5重量份憎水剂混合后加入到处理的木质纤维素中混合均匀得到混合物料；
(3)将混合物料加入到螺杆挤出机中熔融共混，熔融过程中螺杆各区段温度分别为：一区温度230℃，二区温度260℃，三区温度300℃，冷却成型，造粒，得到防水防火板材材料。

[0028] 测试1将制备的板材材料颗粒按模具的大小灌入模具中，然后采用液压机压制成板材，再将成型的板材放入烘箱中进行干燥4小时，干燥后自然冷却至室温，得到成型板材。将实施例中的板材材料制备成成型样品后，截取一块上表面积为2×4cm的矩形板材样品，放到SDC-
200水滴角接触角测量仪上进行测试板材的疏水性能。
  水接触角(°)
实施例1 142.5
实施例2 150.2
实施例3 148.7

[0029] 各个实施例中的水接触角远大于90°，证明板材具有优良的疏水性能，板材材料具有极强的防水性能。

[0030] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。