一种环保塑料建筑模板材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种环保塑料建筑模板材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着城市化建设的日新月异和人类文明的推进，人们的环保和安全意识越来越强，对建筑材料的质量、安全性和环保性要求越来越高。作为混凝土结构工程施工的重要工具的建筑模板材料用量大，对上述性能要求更是苛刻。建筑模板材料的性能直接影响工程建设的质量、造价和效益，因此它是推动我国建筑技术进步的一个重要内容。开发综合性能和性能稳定性优异的建筑模板材料势在必行。
3.现在建筑施工当中采用的建筑模板材料一般为钢模、木模、竹模、塑料模板。钢模虽然坚固，重复次数多，但成本高、重量大、幅面窄、拼缝多，施工运输不方便，易生锈，需要进行防腐处理，维护费用高；竹、木模重量轻、幅面宽、拼缝少，但其强度相对较低，不防水，易霉变腐烂，重复使用次数少，且大量消耗绿色资源。塑料模板因其质量轻、能节约大量木材、施工方便快捷、安全；无需维修且可回收利用的优点，其市场前景被非常看好。然而，塑料建筑模板以塑料为模板主体，耐热性差，在光照条件下易老化、变形、发生性能劣化，耐候性、抗菌防霉性、机械力学性能、阻燃性和性能稳定性有待进一步提高。
4.为了解决上述问题，中国发明专利cn103665636b涉及一种聚氯乙烯塑料建筑模板，其原料组成包括：pvc、发泡剂、发泡调节剂、润湿剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗冲击改性剂、加工助剂、增强纤维、空心玻璃微珠、空心陶瓷微粉、钛白粉、改性树脂、填充剂等。pvc可以由pvc全新料和pvc回收料组成；所述改性树脂可以为pp、pe塑料粒子中的至少一种。该发明通过小粒径的空心陶瓷微粉与大粒径的空心玻璃微珠混合使用，显著地改善建筑模板表面的平整性，省去二次抹灰工程，脱模效果好，安装方便，省工省时，又不显著增加建筑模板的密度。并从颜色设计角度降低了建筑模板的吸热性和提高耐热性，即使原料掺杂pvc回收料也可制得吸热少的浅色甚至白色建筑模板。然而，该材料添加剂成分较多，加工性能不佳，耐热性和环保性能有待进一步提高。
5.因此，开发一种机械力学性能好，阻燃性、环保性和抗老化性能佳，耐热性能足的环保塑料建筑模板材料及其制备方法是业内研究者们当前研究的热门课题之一。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种机械力学性能好，阻燃性、环保性和抗老化性能佳，耐热性能足的环保塑料建筑模板材料及其制备方法。
7.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种环保塑料建筑模板材料，其特征在于，由如下按重量份计的各组分制成：磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)60-80份、乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物15-20份、乙烯基三甲氧基硅烷2-4份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1-3份、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯2-4份、3-(1,1-二氟
烯丙基)喹喔啉-2-醇0.1-0.4份、引发剂0.1-0.3份、催化剂0.1-0.3份、纤维类填料15-25份。
[0008]
优选的，所述磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)是按中国发明专利cn101230137b实施例五中聚合物5-1的制备方法制成。
[0009]
优选的，所述乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在25-30℃的密闭容器中搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，用水洗产物3-6次，最后旋蒸除去水，得到乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物。
[0010]
优选的，所述2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:(0.3-0.5):(6-10)。
[0011]
优选的，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
[0012]
优选的，所述有机溶剂为丙酮、二甲亚砜中的任意一种。
[0013]
优选的，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二异丙酯中的至少一种。
[0014]
优选的，所述催化剂是五氧化二磷、多聚磷酸按质量比(3-5):1混合形成的混合物。
[0015]
优选的，所述纤维类填料为玻璃纤维、纳米硼纤维按质量比(5-8):1混合形成的混合物。
[0016]
优选的，所述玻璃纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(20-30):1；所述纳米硼纤维的平均直径为300-500nm，长径比为(13-18):1。
[0017]
本发明的另一个目的，在于提供一种所述环保塑料建筑模板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，碾磨过100-300目筛，然后置于模具中，在真空热压烧结炉中热压烧结成型，冷却至室温后，将产品浸泡在水中1-2小时，后在95-110℃下干燥至恒重，得到环保塑料建筑模板材料。
[0018]
优选的，所述热压烧结成型的条件为：在真空度为3.0
×
10-3
～2.0
×
10-2
mpa和烧结压力为30～80mpa下，升温至170～200℃，保温1～2小时；然后升温至450～490℃，保温40～70分钟。
[0019]
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0020]
(1)本发明提供的环保塑料建筑模板材料的制备方法，工艺简单，施工方便，对设备依赖性低，制备效率和成品合格率高，更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0021]
(2)本发明提供的环保塑料建筑模板材料，以磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)为基材，保留了该材料优异的机械力学性能、阻燃性和耐老化性能；其上的磺酸基能与乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物上的季铵盐阳离子基团以离子键连接，其上的苯环结构在催化剂的作用下能与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸上的磺酸基发生反应；含有不饱和烯键的单体组分乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物、乙烯基三甲氧基硅烷、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯和3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇在引发剂的作用下能发生共聚反应；这些组分相互作用相互影响，形成互穿网络结构，有效改善了材料的机械力学性能、阻燃性、抗老化性能和耐热性能。
[0022]
(3)本发明提供的环保塑料建筑模板材料，材料结构中同时引入芳醚酮、苯并咪唑、噁二唑、砜、苯并三唑、含氟喹喔啉结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，相互作用相互影响，使得最终制成的建筑模板材料使用寿命长，机械力学性能优异，阻燃性、耐热性和抗老化性能佳，耐用性好。
[0023]
(4)本发明提供的环保塑料建筑模板材料，加入的纤维类填料包括玻璃纤维和纳米硼纤维，它们相互配合，共同作用，能较好地改善模板材料的机械力学性能；该材料组分中没有另外添加阻燃剂和抗老化剂，避免了它们的大量添加对加工性能和性能稳定性的影响，同时含有的有毒有害成分少，对环境影响小。
具体实施方式
[0024]
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围；实施例中所述磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)是按中国发明专利cn101230137b实施例五中聚合物5-1的制备方法制成。
[0025]
实施例1
[0026]
一种环保塑料建筑模板材料，其特征在于，由如下按重量份计的各组分制成：磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)60份、乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物15份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1份、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯2份、3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇0.1份、引发剂0.1份、催化剂0.1份、纤维类填料15份。
[0027]
所述乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在25℃的密闭容器中搅拌反应4小时，后旋蒸除去溶剂，用水洗产物3次，最后旋蒸除去水，得到乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物；所述2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:0.3:6；所述碱性催化剂为氢氧化钠；所述有机溶剂为丙酮。
[0028]
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述催化剂是五氧化二磷、多聚磷酸按质量比3:1混合形成的混合物；所述纤维类填料为玻璃纤维、纳米硼纤维按质量比5:1混合形成的混合物；所述玻璃纤维的平均直径为3μm，长径比为20:1；所述纳米硼纤维的平均直径为300nm，长径比为13:1。
[0029]
一种所述环保塑料建筑模板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，碾磨过100目筛，然后置于模具中，在真空热压烧结炉中热压烧结成型，冷却至室温后，将产品浸泡在水中1小时，后在95℃下干燥至恒重，得到环保塑料建筑模板材料；所述热压烧结成型的条件为：在真空度为3.0
×
10-3
mpa和烧结压力为30mpa下，升温至170℃，保温1小时；然后升温至450℃，保温40分钟。
[0030]
实施例2
[0031]
一种环保塑料建筑模板材料，其特征在于，由如下按重量份计的各组分制成：磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)65份、乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物17份、乙烯基三甲氧基硅烷2.5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1.5份、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙
基2-甲基丙烯酸酯2.5份、3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇0.15份、引发剂0.15份、催化剂0.15份、纤维类填料17份。
[0032]
所述乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在26℃的密闭容器中搅拌反应4.5小时，后旋蒸除去溶剂，用水洗产物4次，最后旋蒸除去水，得到乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物；所述2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:0.35:7；所述碱性催化剂为氢氧化钾；所述有机溶剂为二甲亚砜。
[0033]
所述引发剂为过氧化甲乙酮；所述催化剂是五氧化二磷、多聚磷酸按质量比3.5:1混合形成的混合物；所述纤维类填料为玻璃纤维、纳米硼纤维按质量比6:1混合形成的混合物；所述玻璃纤维的平均直径为5μm，长径比为22:1；所述纳米硼纤维的平均直径为350nm，长径比为15:1。
[0034]
一种所述环保塑料建筑模板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，碾磨过150目筛，然后置于模具中，在真空热压烧结炉中热压烧结成型，冷却至室温后，将产品浸泡在水中1.2小时，后在99℃下干燥至恒重，得到环保塑料建筑模板材料；所述热压烧结成型的条件为：在真空度为5.0
×
10-3
mpa和烧结压力为45mpa下，升温至180℃，保温1.2小时；然后升温至465℃，保温50分钟。
[0035]
实施例3
[0036]
一种环保塑料建筑模板材料，其特征在于，由如下按重量份计的各组分制成：磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)70份、乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物18份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2份、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯3份、3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇0.25份、引发剂0.2份、催化剂0.2份、纤维类填料20份。
[0037]
所述乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在28℃的密闭容器中搅拌反应5小时，后旋蒸除去溶剂，用水洗产物5次，最后旋蒸除去水，得到乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物；所述2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:0.4:8；所述碱性催化剂为碳酸钠；所述有机溶剂为丙酮。
[0038]
所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯；所述催化剂是五氧化二磷、多聚磷酸按质量比4:1混合形成的混合物；所述纤维类填料为玻璃纤维、纳米硼纤维按质量比6.5:1混合形成的混合物；所述玻璃纤维的平均直径为6μm，长径比为25:1；所述纳米硼纤维的平均直径为400nm，长径比为16:1。
[0039]
一种所述环保塑料建筑模板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，碾磨过200目筛，然后置于模具中，在真空热压烧结炉中热压烧结成型，冷却至室温后，将产品浸泡在水中1.5小时，后在103℃下干燥至恒重，得到环保塑料建筑模板材料；所述热压烧结成型的条件为：在真空度为7.5
×
10-3
mpa和烧结压力为60mpa下，升温至185℃，保温1.5小时；然后升温至475℃，保温55分钟。
[0040]
实施例4
[0041]
一种环保塑料建筑模板材料，其特征在于，由如下按重量份计的各组分制成：磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)75份、乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物19份、乙烯基三甲氧基硅烷3.5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2.5份、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯3.5份、3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇0.35份、引发剂0.25份、催化剂0.25份、纤维类填料23份。
[0042]
所述乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在29℃的密闭容器中搅拌反应5.5小时，后旋蒸除去溶剂，用水洗产物6次，最后旋蒸除去水，得到乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物；所述2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:0.48:9.5；所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾按质量比1:3:1:1混合形成的混合物；所述有机溶剂为丙酮。
[0043]
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；所述催化剂是五氧化二磷、多聚磷酸按质量比4.6:1混合形成的混合物；所述纤维类填料为玻璃纤维、纳米硼纤维按质量比7.5:1混合形成的混合物；所述玻璃纤维的平均直径为8μm，长径比为28:1；所述纳米硼纤维的平均直径为480nm，长径比为17:1。
[0044]
一种所述环保塑料建筑模板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，碾磨过250目筛，然后置于模具中，在真空热压烧结炉中热压烧结成型，冷却至室温后，将产品浸泡在水中1.8小时，后在108℃下干燥至恒重，得到环保塑料建筑模板材料；所述热压烧结成型的条件为：在真空度1.0
×
10-2
mpa和烧结压力为70mpa下，升温至195℃，保温1.8小时；然后升温至485℃，保温65分钟。
[0045]
实施例5
[0046]
一种环保塑料建筑模板材料，其特征在于，由如下按重量份计的各组分制成：磺化聚(芳醚酮-苯并咪唑)80份、乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物20份、乙烯基三甲氧基硅烷4份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3份、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯4份、3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇0.4份、引发剂0.3份、催化剂0.3份、纤维类填料25份。
[0047]
所述乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物的制备方法，包括如下步骤：将2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂加入到有机溶剂中，在30℃的密闭容器中搅拌反应6小时，后旋蒸除去溶剂，用水洗产物6次，最后旋蒸除去水，得到乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物；所述2,5-双(二乙基氨基)苯基-1,3,4-二唑、3-氯-2-氯甲基丙烯、碱性催化剂、有机溶剂的摩尔比为1:1:0.5:10；所述碱性催化剂为碳酸钾；所述有机溶剂为丙酮。
[0048]
所述引发剂为过氧化甲乙酮；所述催化剂是五氧化二磷、多聚磷酸按质量比5:1混合形成的混合物；所述纤维类填料为玻璃纤维、纳米硼纤维按质量比8:1混合形成的混合物；所述玻璃纤维的平均直径为9μm，长径比为30:1；所述纳米硼纤维的平均直径为500nm，长径比为18:1。
[0049]
一种所述环保塑料建筑模板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，碾磨过300目筛，然后置于模具中，在真空热压烧结炉中热压烧结成型，冷
却至室温后，将产品浸泡在水中2小时，后在110℃下干燥至恒重，得到环保塑料建筑模板材料；所述热压烧结成型的条件为：在真空度为2.0
×
10-2
mpa和烧结压力为80mpa下，升温至200℃，保温2小时；然后升温至490℃，保温70分钟。
[0050]
对比例1
[0051]
一种环保塑料建筑模板材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加乙烯基主链含离子盐噁二唑基聚合物。
[0052]
对比例2
[0053]
一种环保塑料建筑模板材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加3-(1,1-二氟烯丙基)喹喔啉-2-醇。
[0054]
对比例3
[0055]
一种环保塑料建筑模板材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯。
[0056]
为了进一步说明本发明各实施例涉及到的环保塑料建筑模板材料的有益技术效果，将实施例1-5和对比例1-3所述环保塑料建筑模板材料样品进行性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：
[0057]
(1)拉伸强度：按照《gb/t1040.1-2006》测定拉伸强度。
[0058]
(2)极限氧指数：按照《gb/t2406-1993》测定极限氧指数。
[0059]
(3)耐热老化性能：通过经过90℃
×
96h热空气老化前后拉伸强度的保留率来进行衡量的，其数值越大，耐热老化性能越好。
[0060]
(4)弯曲强度：按照《gb/t9341-2000》测定弯曲强度。
[0061]
表1
[0062]
项目拉伸强度(mpa)弯曲强度(mpa)耐热老化性(％)极限氧指数(％)实施例115836599.135实施例216236899.437实施例316537399.740实施例416737699.741实施例517237899.943对比例113932093.230对比例215135897.533对比例314633294.832
[0063]
从表1可见，本发明实施例公开的环保塑料建筑模板材料，与对比例产品相比，具有更佳优异的机械力学性能、耐热老化性能和阻燃性，这是各组分协同作用的结果。
[0064]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。