一种阻燃环保板材的制备工艺的制作方法

1.本发明属于家居板材技术领域，具体涉及一种阻燃环保板材的制备工艺。


背景技术：

2.家具板主要有以下种类：实木多层板、马六甲板、密度板和颗粒板，实木多层板，实木多层板最简单明了的定义是，将实木削成薄片，然后用胶一层层的粘贴，马六甲板，是属于实木板材的范畴，马六甲板要比多层板轻，密度板，是以前绝大部分家具都是密度板制作的，颗粒板，颗粒板也就是我们俗称的刨花板，而阻燃板材是家具加工的重要材料之一。
3.由于板材大都含有木质易燃材料，当火灾发生时，用以着火。所以家具用的板材需要具有阻燃功能，而目前的阻燃板存在阻燃效果欠佳，板材层数较少，另外，经过处理的板材往往会产生有害气味，因此，提出一种安全环保且具有阻燃功能的板材结构显得很有必要。


技术实现要素：

4.本发明通过提供一种阻燃环保板材的制备工艺，解决了现有技术存在阻燃效果欠佳的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
6.一种阻燃环保板材的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
7.s1：配置酚醛树脂液：将酚醛树脂放入盛有乙醇的容器中，搅拌溶解，加入甲基膦酸二甲酯搅拌均匀，再加入硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉、水混合，低温快速搅拌5
‑
10min，混合均匀，然后1mol/l的磷酸水溶液调节ph至7，即得酚醛树脂液；
8.s2：酚醛泡沫板的制备：酚醛树脂放入容器中，加入稳泡剂、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉低温快速搅拌5
‑
10min，然后加入发泡剂搅拌均匀，再加入固化剂搅拌2
‑
5min，将混合均匀的物料倒入预热模具中，于70
‑
80℃的烘箱中发泡、固化，1
‑
2h后取出模具，冷却后脱模，所述酚醛泡沫板的厚度为0.2
‑
0.5cm；
9.s3：板材制备：将竹纤维板加工成厚度为0.8
‑
1cm的板材，并干燥至含水率为20
‑
25wt％；将干燥后的板材，置于辊压机的两压辊之间进行横纹径向辊压，使板材的两侧均有横纹；
10.s4：复合板材的制备：将步骤s2制备的酚醛泡沫板放置在两块步骤s3制备的板材中间，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，然后热压成型，制得复合板材；
11.s5：将复合板材完全浸渍于步骤s1制得的酚醛树脂液中4
‑
5h；然后将浸泡后的复合板材进行软化处理；将软化后的板材置于热压机中进行加压，加压后降温至常温，再卸压出料，即得成品。
12.优选地，所述步骤s1中酚醛树脂液以重量份为单位，包括以下原料：酚醛树脂20
‑
30份、甲基膦酸二甲酯10
‑
14份、硼酸锌6
‑
10份、可膨胀石墨4
‑
8份、沸石粉2
‑
6份、乙醇40
‑
50份。
13.优选地，所述酚醛树脂液以重量份为单位，包括以下原料：酚醛树脂25份、甲基膦酸二甲酯12份、硼酸锌8份、可膨胀石墨6份、沸石粉4份、乙醇45份。
14.优选地，所述s2中酚醛泡沫板以重量份为单位，包括以下原料酚醛树脂30
‑
40份、稳泡剂12
‑
16份、甲基膦酸二甲酯12
‑
16份、硼酸锌8
‑
14份、可膨胀石墨7
‑
15份、沸石粉4
‑
8份、发泡剂4
‑
8份、固化剂8
‑
13份。
15.优选地，所述稳泡剂为烷基醇酰胺、氧化胺中的一种；所述发泡剂为碳酸钙、硅酸钠、碳化硅中的一种；所述固化剂为乙烯基三胺、芳香族多胺、酸酐中的一种。
16.优选地，所述步骤s3中横纹的深度为0.1
‑
1mm，横纹间距为0.5
‑
1cm。
17.优选地，所述步骤s4中热压成型是在温度为170
‑
200℃、压力为3
‑
4mpa的条件下进行，热压时间为60
‑
120秒。
18.优选地，所述步骤s5中软化是在温度为120
‑
130℃的条件下进行，软化时间为30
‑
40min。
19.优选地，所述步骤s5中热压温度为170
‑
185℃，压力为2.5
‑
4mpa，保压30min后停止加热。
20.本发明的有益效果是：
21.本发明在酚醛树脂中添加了甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉这些阻燃剂，使得板材表面具有阻燃作用；同时，板材为中间设有酚醛泡沫板，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，使的板材本身也具备阻燃作用。此外，本发明在板材上设有横纹，提高板材与其他材料接触的摩擦力，避免开胶开裂。
具体实施方式
22.下面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的一部分实施例，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作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。
23.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
24.实施例1
25.一种阻燃环保板材的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
26.s1：配置酚醛树脂液：酚醛树脂液以重量份为单位，包括以下原料：酚醛树脂25份、甲基膦酸二甲酯12份、硼酸锌10份、可膨胀石墨8份、沸石粉2份、乙醇44份；
27.按比例将酚醛树脂放入盛有乙醇的容器中，搅拌溶解，加入甲基膦酸二甲酯搅拌均匀，再加入硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉、水混合，低温快速搅拌5min，混合均匀，然后1mol/l的磷酸水溶液调节ph至7，即得酚醛树脂液；
28.s2：酚醛泡沫板的制备：酚醛泡沫板以重量份为单位，包括以下原料酚醛树脂30份、稳泡剂12份、甲基膦酸二甲酯14份、硼酸锌8份、可膨胀石墨7份、沸石粉8份、发泡剂8份、固化剂11份；
29.按比例酚醛树脂放入容器中，加入稳泡剂、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、
沸石粉低温快速搅拌8min，然后加入发泡剂搅拌均匀，再加入固化剂搅拌2min，将混合均匀的物料倒入预热模具中，于80℃的烘箱中发泡、固化，1h后取出模具，冷却后脱模，所述酚醛泡沫板的厚度为0.5cm；
30.所述稳泡剂为烷基醇酰胺、氧化胺中的一种；所述发泡剂为碳酸钙、硅酸钠、碳化硅中的一种；所述固化剂为乙烯基三胺、芳香族多胺、酸酐中的一种；
31.s3：板材制备：将竹纤维板加工成厚度为1cm的板材，并干燥至含水率为20wt％；将干燥后的板材，置于辊压机的两压辊之间进行横纹径向辊压，使板材的两侧均有横纹；横纹的深度为1mm，横纹间距为0.5cm；
32.s4：复合板材的制备：将步骤s2制备的酚醛泡沫板放置在两块步骤s3制备的板材中间，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，然后热压成型，热压成型是在温度为185℃、压力为4mpa的条件下进行，热压时间为60秒，制得复合板材；
33.s5：将复合板材完全浸渍于步骤s1制得的酚醛树脂液中5h；然后将浸泡后的复合板材在温度为125℃的条件下进行软化处理，软化时间为30min；将软化后的板材置于热压机中进行加压，热压温度为185℃，压力为2.5mpa，保压30min后停止加热，加压后降温至常温，再卸压出料，即得成品。
34.实施例2
35.一种阻燃环保板材的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
36.s1：配置酚醛树脂液：酚醛树脂液以重量份为单位，包括以下原料：酚醛树脂30份、甲基膦酸二甲酯14份、硼酸锌6份、可膨胀石墨4份、沸石粉4份、乙醇50份；
37.按比例将酚醛树脂放入盛有乙醇的容器中，搅拌溶解，加入甲基膦酸二甲酯搅拌均匀，再加入硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉、水混合，低温快速搅拌8min，混合均匀，然后1mol/l的磷酸水溶液调节ph至7，即得酚醛树脂液；
38.s2：酚醛泡沫板的制备：酚醛泡沫板以重量份为单位，包括以下原料酚醛树脂35份、稳泡剂14份、甲基膦酸二甲酯16份、硼酸锌12份、可膨胀石墨12份、沸石粉4份、发泡剂4份、固化剂13份；
39.按比例酚醛树脂放入容器中，加入稳泡剂、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉低温快速搅拌10min，然后加入发泡剂搅拌均匀，再加入固化剂搅拌3min，将混合均匀的物料倒入预热模具中，于70℃的烘箱中发泡、固化，1.5h后取出模具，冷却后脱模，所述酚醛泡沫板的厚度为0.2cm；
40.所述稳泡剂为烷基醇酰胺、氧化胺中的一种；所述发泡剂为碳酸钙、硅酸钠、碳化硅中的一种；所述固化剂为乙烯基三胺、芳香族多胺、酸酐中的一种；
41.s3：板材制备：将竹纤维板加工成厚度为0.8cm的板材，并干燥至含水率为22wt％；将干燥后的板材，置于辊压机的两压辊之间进行横纹径向辊压，使板材的两侧均有横纹；横纹的深度为0.1mm，横纹间距为0.8cm；
42.s4：复合板材的制备：将步骤s2制备的酚醛泡沫板放置在两块步骤s3制备的板材中间，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，然后热压成型，热压成型是在温度为200℃、压力为3mpa的条件下进行，热压时间为80秒，制得复合板材；
43.s5：将复合板材完全浸渍于步骤s1制得的酚醛树脂液中4h；然后将浸泡后的复合板材在温度为130℃的条件下进行软化处理，软化时间为35min；将软化后的板材置于热压
机中进行加压，热压温度为170℃，压力为3mpa，保压30min后停止加热，加压后降温至常温，再卸压出料，即得成品。
44.实施例3
45.一种阻燃环保板材的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
46.s1：配置酚醛树脂液：酚醛树脂液以重量份为单位，包括以下原料：酚醛树脂20份、甲基膦酸二甲酯10份、硼酸锌8份、可膨胀石墨6份、沸石粉6份、乙醇40份；
47.按比例将酚醛树脂放入盛有乙醇的容器中，搅拌溶解，加入甲基膦酸二甲酯搅拌均匀，再加入硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉、水混合，低温快速搅拌10min，混合均匀，然后1mol/l的磷酸水溶液调节ph至7，即得酚醛树脂液；
48.s2：酚醛泡沫板的制备：酚醛泡沫板以重量份为单位，包括以下原料酚醛树脂40份、稳泡剂16份、甲基膦酸二甲酯12份、硼酸锌14份、可膨胀石墨15份、沸石粉6份、发泡剂6份、固化剂8份；
49.按比例酚醛树脂放入容器中，加入稳泡剂、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉低温快速搅拌5min，然后加入发泡剂搅拌均匀，再加入固化剂搅拌5min，将混合均匀的物料倒入预热模具中，于75℃的烘箱中发泡、固化，2h后取出模具，冷却后脱模，所述酚醛泡沫板的厚度为0.3cm；
50.所述稳泡剂为烷基醇酰胺、氧化胺中的一种；所述发泡剂为碳酸钙、硅酸钠、碳化硅中的一种；所述固化剂为乙烯基三胺、芳香族多胺、酸酐中的一种；
51.s3：板材制备：将竹纤维板加工成厚度为0.9cm的板材，并干燥至含水率为25wt％；将干燥后的板材，置于辊压机的两压辊之间进行横纹径向辊压，使板材的两侧均有横纹；横纹的深度为0.5mm，横纹间距为1cm；
52.s4：复合板材的制备：将步骤s2制备的酚醛泡沫板放置在两块步骤s3制备的板材中间，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，然后热压成型，热压成型是在温度为170℃、压力为3.5mpa的条件下进行，热压时间为120秒，制得复合板材；
53.s5：将复合板材完全浸渍于步骤s1制得的酚醛树脂液中4.5h；然后将浸泡后的复合板材在温度为120℃的条件下进行软化处理，软化时间为40min；将软化后的板材置于热压机中进行加压，热压温度为180℃，压力为4mpa，保压30min后停止加热，加压后降温至常温，再卸压出料，即得成品。
54.实施例4
55.一种阻燃环保板材的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
56.s1：配置酚醛树脂液：酚醛树脂液以重量份为单位，包括以下原料：酚醛树脂25份、甲基膦酸二甲酯12份、硼酸锌8份、可膨胀石墨6份、沸石粉4份、乙醇45份；
57.按比例将酚醛树脂放入盛有乙醇的容器中，搅拌溶解，加入甲基膦酸二甲酯搅拌均匀，再加入硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉、水混合，低温快速搅拌8min，混合均匀，然后1mol/l的磷酸水溶液调节ph至7，即得酚醛树脂液；
58.s2：酚醛泡沫板的制备：酚醛泡沫板以重量份为单位，包括以下原料酚醛树脂34份、稳泡剂14份、甲基膦酸二甲酯15份、硼酸锌12份、可膨胀石墨11份、沸石粉6份、发泡剂7份、固化剂10份；
59.按比例酚醛树脂放入容器中，加入稳泡剂、甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、
沸石粉低温快速搅拌9min，然后加入发泡剂搅拌均匀，再加入固化剂搅拌3min，将混合均匀的物料倒入预热模具中，于75℃的烘箱中发泡、固化，1.2h后取出模具，冷却后脱模，所述酚醛泡沫板的厚度为0.4cm；
60.所述稳泡剂为烷基醇酰胺、氧化胺中的一种；所述发泡剂为碳酸钙、硅酸钠、碳化硅中的一种；所述固化剂为乙烯基三胺、芳香族多胺、酸酐中的一种；
61.s3：板材制备：将竹纤维板加工成厚度为0.9cm的板材，并干燥至含水率为22wt％；将干燥后的板材，置于辊压机的两压辊之间进行横纹径向辊压，使板材的两侧均有横纹；横纹的深度为0.6mm，横纹间距为0.8cm；
62.s4：复合板材的制备：将步骤s2制备的酚醛泡沫板放置在两块步骤s3制备的板材中间，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，然后热压成型，热压成型是在温度为180℃、压力为3.4mpa的条件下进行，热压时间为100秒，制得复合板材；
63.s5：将复合板材完全浸渍于步骤s1制得的酚醛树脂液中5h；然后将浸泡后的复合板材在温度为125℃的条件下进行软化处理，软化时间为40min；将软化后的板材置于热压机中进行加压，热压温度为175℃，压力为3.5mpa，保压30min后停止加热，加压后降温至常温，再卸压出料，即得成品。
64.试验案例
65.将实施例1
‑
4的成品制成10*10cm的小块样品，取一小块样品，将样品放入燃烧筒中，从燃烧筒底部通入氮氧混合气，用点火器从上端点燃样品，改变混合器中氧气的浓度，直至火焰前沿恰好达到样品的标线为止，计算各组样品的氧指数。用导热系数仪侧漏样品的导热系数，结果见下表。
66.组别氧指数(％)导热系数w/(m
·
k)实施例142.310.025实施例240.380.028实施例341.690.026实施例443.120.027
67.由上表可知，本发明的板材具有较高的氧指数和较低的导热系数，因而具备较强的阻燃性。
68.本发明在酚醛树脂中添加了甲基膦酸二甲酯、硼酸锌、可膨胀石墨、沸石粉这些阻燃剂，使得板材表面具有阻燃作用；同时，板材为中间设有酚醛泡沫板，酚醛泡沫板与板材上涂覆胶黏剂，形成夹心结构，使的板材本身也具备阻燃作用。此外，本发明在板材上设有横纹，提高板材与其他材料接触的摩擦力，避免开胶开裂。
69.本发明中甲基膦酸二甲酯受热产生气态产物，这些气体含有po
·
能捕捉基质中的自由基h
·
和ho
·
，抑制燃烧链反应；且受热分解为酸性较强的正磷酸，促进成炭，达到隔热、隔氧和终止燃烧的效果。硼酸锌具有较高的热稳定性、密度小、分散性好、低毒性、消烟的特点，由于硼酸锌中含有结晶水，结晶水的释放能够起到吸收热量和稀释可燃气体的作用，同时阻止氧化和热对燃烧底物的作用，从而降低燃烧速率。可膨胀石墨含有碳源、酸源和气源，其中碳源能生成炭层的物质，一般为含碳量高的多官能团成碳剂，其有效性决定于碳含量和活性官能团的数量；酸源在加热条件下释放具有高沸点和弱氧化性无机酸的物质，能促进多元醇脱水成炭；气源受热释放出大量惰性气体的物质，能使粘性状态的炭层发
泡膨胀。可膨胀石墨的片状结构阻隔了泡沫破裂引起的开孔现象，因而降低了酚醛片泡沫板的导热系数。沸石由氧化铝和二氧化硅的四面体构成的硅酸盐的三维骨架组成，空间结构呈空间网架状，构架中有比较大的空腔和孔道，这些空腔和孔道都有结晶水分子。沸石的结晶水可以吸收一些反应热，起到阻燃的作用。
70.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。