技术领域
[0001] 本
发明公开了一种高强度阻燃型铝塑板的制备方法,属于铝
型材料技术领域。
背景技术
[0002] 铝塑复合板(又称铝塑板)作为一种新型装饰材料,自上世纪八十年代末九十年代初从德国引进到中国,便以其经济性、可选色彩的多样性、便捷的施工方法、优良的加工性能、绝佳的防火性及高贵的品质,迅速受到人们的青睐。
[0003] 铝塑板由性质截然不同的两种材料(金属和非金属)组成,它既保留了原组成材料(金属铝、非金属聚乙烯塑料)的主要特性,又克服了原组成材料的不足,进而获得了众多优异的材料性质。因此,被广泛应用于各种建筑装饰上,如
天花板、包柱、柜台、家具、电话亭、
电梯、店面、
广告牌、厂房壁材等,已成为三大
幕墙中(天然石材、玻璃幕墙、金属幕墙)金属幕墙的代表,在发达国家,铝塑板还被用于巴士、火车厢的制造、飞机、
船舶的
隔音材料、设计仪器
箱体等。
[0004] 铝塑板品种比较多,而且是一种新型材料,因此至今还没有统一的分类方法,通常按用途、产品功能和表面装饰效果进行分类。按用途来分类:建筑幕墙用铝塑板:其上、下铝板的最小厚度不小于0.50mm,总厚度应不小于4mm。铝材材质应符合GB/T3880的要求,一般要采用3000、5000等系列的铝
合金板材,涂层应采用氟
碳树脂涂层。外墙装饰与广告用铝塑板:上、下铝板采用厚度不小于0.20mm的防锈铝,总厚度应不小于4mm。涂层一般采用氟碳涂层或聚酯涂层。室内用铝塑板:上、下铝板一般采用厚度为0.20mm,最小厚度不小于0.10mm的铝板,总厚度一般为3mm。按产品功能分类:防火板:选用阻燃芯材,产品燃烧性能达到难燃级(B1级)或不燃级(A级);同时其他性能指标也须符合铝塑板的技术指标要求。抗菌防霉铝塑板:将具有抗菌、杀菌作用的涂料涂覆在铝塑板上,使其具有控制
微生物活动繁殖和最终杀灭细菌的作用。抗静电铝塑板采用抗静电涂料涂覆铝塑板,表面
电阻率在109Ω以下,比普通铝塑板表面电阻率小,因此不易产生静电,空气中尘埃也不易附着在其表面。
[0005] 近些年来,国内发生了不少公共场所大型火灾,造成了重大的人员伤亡和财产损失,国家强制标准规定,作为墙面装饰材料的铝塑板必须达到难燃级或者不燃级。含卤阻燃芯材虽然具有一定的
阻燃性,但因为含卤系阻燃剂,在燃烧时会产生大量有毒的
一氧化碳和
腐蚀性气体,卤系阻燃剂引起的次生灾害不符合环保和安全要求,正被逐渐淘汰。目前应用比较广泛的是无卤阻燃芯层材料,应用于飞机场、车站高档高层室内外装饰以及高档娱乐场所,但是很多只能达到难燃B级而不能达到不燃A级。
[0006] 另外,部分聚乙烯树脂添加了玻璃
纤维或
碳纤维提升材料韧性,但是由于这种纤维材料与树脂材料的相容性较差,界面结合
力较弱,导致材料的抗老化性能不足,在经历一段时间老化作用后,该聚乙烯树脂的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等性能会显著降低。
[0007] 因此,发明一种抗老化性好、阻燃性好的铝塑板对铝型材料技术领域是很有意义的。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题:针对目前铝塑板中纤维材料与树脂材料的相容性较差,界面结合力较弱,导致材料的抗老化性能、韧性不足,同
时针对铝塑板阻燃性能不佳的
缺陷,提供了一种高强度阻燃型铝塑板的制备方法。
[0009] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种高强度阻燃型铝塑板的制备方法为:
将自制粘性产物、聚乙烯树脂、聚甲
醛树脂、二亚乙基三胺投入双螺杆
挤出机中熔融挤出制得高温熔融液,将高温熔融液引入两
块铝合金板层中并用胶黏剂粘结制得初步
夹板,将初步夹板置于
热压机中,在
温度为60~80℃的条件下压制30~40min,压制后常温下
固化10~12h制得高强度阻燃型铝塑板;
所述的自制粘性产物的具体制备步骤为:
(1)将氧化
混合液投入反应釜中,将反应釜内气压升高至1.0~1.2MPa,温度升高至150~180℃,恒温恒压反应2~3h制得
热处理反应液,将热处理反应液与氯化铝投入三口烧瓶中,向三口烧瓶中滴加
质量分数为10~15%的
盐酸调节pH值至4~5,恒温静置60~80min制得改性混合液;
(2)将改性混合液与胃蛋白酶投入酶解罐中,将酶解罐置于室内温度为35~40℃的
温室中,恒温静置1~2天,向酶解罐中滴加质量分数为6~10%的氢氧化钠溶液调节pH值至6~
7制得预制酶解反应液;
(3)向酶解罐中加入
纤维素酶,继续在室内温度为25~30℃的温室下静置12~14h,静置后投入反应釜中,将反应釜内温度升高至90~100℃,恒温条件下用搅拌装置以500~
600r/min的转速搅拌60~80min制得自制粘性产物;
所述的氧化混合液的具体制备步骤为:
(1)将豆渣与
甘蔗渣投入烘箱中,在温度为60~80℃的条件下干燥2~3h,干燥后投入行星
球磨机中,在转速为300~500r/min和球料比为10:1的条件下
研磨60~80min制得混合物料,将混合物料与质量分数为10~15%的盐酸投入烧杯中用搅拌装置以600~700r/min的转速搅拌50~60min制得酸性混合
浆液;
(2)将酸性混合浆液投入烧杯中,将烧杯置于
水浴温度为90~100℃的水浴锅中,恒温静置2~3h制得混合反应液,将水浴温度降低至0~10℃,向烧杯中加入混合反应液质量6~
10%的高锰酸
钾粉末,用搅拌器以300~500r/min的转速搅拌2~3h制得氧化混合液。
[0010] 优选的按重量份数计,所述的自制粘性产物为8~10份、聚乙烯树脂为40~45份、聚甲醛树脂为16~18份、二亚乙基三胺为1~2份。
[0011] 自制粘性产物的具体制备步骤(1)中所述的热处理反应液与氯化铝的质量比为20:1。
[0012] 自制粘性产物的具体制备步骤(2)中所述的改性混合液与胃蛋白酶的质量比为60:1。
[0013] 自制粘性产物的具体制备步骤(3)中所述的向酶解罐中加入的纤维素酶的质量为预制酶解反应液质量的1~3%。
[0014] 氧化混合液的具体制备步骤(1)中所述的豆渣与甘蔗渣的质量比为5:1。
[0015] 氧化混合液的具体制备步骤(1)中所述的混合物料与质量分数为10~15%的盐酸的质量比为1:10。
[0016] 氧化混合液的具体制备步骤(2)中所述的向烧杯中加入的高锰酸钾粉末的质量为混合反应液质量的6~10%。
[0017] 本发明的有益技术效果是:(1)本发明首先将甘蔗渣与豆渣烘干研磨得到混合物料,随后将混合物料与盐酸混合,混合后高温反应,反应后再加入高锰酸钾搅拌制得氧化混合液,再将氧化混合液高温高压反应制得热处理反应液,随后再加入氯化铝混合反应,反应后加入胃蛋白酶酶解,酶解后调节pH值后再加入纤维素酶进行酶解,酶解后高温处理制得自制粘性产物,最后将自制粘性产物与树脂高温搅拌,搅拌后置于夹板中粘结,再压制固化出料即得高强度阻燃型铝塑板,本发明将甘蔗渣与豆渣经
过酸液浸泡和高温高压反应,使甘蔗渣与豆渣中的
植物纤维成分、糖类有机化合物以及
蛋白质分离溶解,并在高温高压条件下纤维分子断裂,缩短纤维分子长度,从而增加纤维分子与周围分子的
接触面积,进而提高纤维分子与周围各成分之间的接触面积,利用纤维粘结铝塑板中各成分提高铝塑板的粘结强度,增强铝板与树脂材料的界面结合能力,从而增强铝塑板的抗老化强度;
(2)本发明将甘蔗渣和豆渣高温高压反应以及纤维素酶、蛋白酶处理,植物纤维成分分解生成分子量更小的纤维成分,并利用高锰酸钾氧化纤维分子使纤维链上的羟基基团氧化生成羧基基团,利用络合
吸附使铝离子吸附于植物纤维表面,铝离子利用纤维分子分散于铝塑板中,利用静电离子吸附增强树脂材料与铝板的结合力,提高铝塑板的结构强度,铝离子分散于树脂材料中有效提高树脂材料的阻燃强度,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0018] 将豆渣与甘蔗渣按质量比为5:1投入烘箱中,在温度为60~80℃的条件下干燥2~3h,干燥后投入
行星球磨机中,在转速为300~500r/min和球料比为10:1的条件下研磨60~
80min制得混合物料,将混合物料与质量分数为10~15%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中用搅拌装置以600~700r/min的转速搅拌50~60min制得酸性混合浆液;将上述酸性混合浆液投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为90~100℃的水浴锅中,恒温静置2~3h制得混合反应液,将水浴温度降低至0~10℃,向烧杯中加入混合反应液质量6~10%的高锰酸钾粉末,用搅拌器以300~500r/min的转速搅拌2~3h制得氧化混合液;将上述氧化混合液投入反应釜中,将反应釜内气压升高至1.0~1.2MPa,温度升高至150~180℃,恒温恒压反应2~3h制得热处理反应液,将热处理反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中,向三口烧瓶中滴加质量分数为10~15%的盐酸调节pH值至4~5,恒温静置60~80min制得改性混合液;
将上述改性混合液与胃蛋白酶按质量比为60:1投入酶解罐中,将酶解罐置于室内温度为35~40℃的温室中,恒温静置1~2天,向酶解罐中滴加质量分数为6~10%的氢氧化钠溶液调节pH值至6~7制得预制酶解反应液;向上述酶解罐中加入预制酶解反应液质量1~3%的纤维素酶,继续在室内温度为25~30℃的温室下静置12~14h,静置后投入反应釜中,将反应釜内温度升高至90~100℃,恒温条件下用搅拌装置以500~600r/min的转速搅拌60~
80min制得自制粘性产物;按重量份数计,将8~10份上述自制粘性产物、40~45份聚乙烯树脂、16~18份聚甲醛树脂、1~2份二亚乙基三胺投入双
螺杆挤出机中熔融挤出制得高温熔融液,将高温熔融液引入两块铝合金板层中并用胶黏剂粘结制得初步夹板,将初步夹板置于热压机中,在温度为60~80℃的条件下压制30~40min,压制后常温下固化10~12h制得高强度阻燃型铝塑板。
[0019]
实施例1氧化混合液的制备:
将豆渣与甘蔗渣按质量比为5:1投入烘箱中,在温度为60℃的条件下干燥2h,干燥后投入行星球磨机中,在转速为300r/min和球料比为10:1的条件下研磨60min制得混合物料,将混合物料与质量分数为10%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中用搅拌装置以600r/min的转速搅拌50min制得酸性混合浆液;
将上述酸性混合浆液投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为90℃的水浴锅中,恒温静置
2h制得混合反应液,将水浴温度降低至0℃,向烧杯中加入混合反应液质量6%的高锰酸钾粉末,用搅拌器以300r/min的转速搅拌2h制得氧化混合液;
自制粘性产物的制备:
将上述氧化混合液投入反应釜中,将反应釜内气压升高至1.0MPa,温度升高至150℃,恒温恒压反应2h制得热处理反应液,将热处理反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中,向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的盐酸调节pH值至4,恒温静置60min制得改性混合液;
将上述改性混合液与胃蛋白酶按质量比为60:1投入酶解罐中,将酶解罐置于室内温度为35℃的温室中,恒温静置1天,向酶解罐中滴加质量分数为6%的氢氧化钠溶液调节pH值至
6制得预制酶解反应液;
向上述酶解罐中加入预制酶解反应液质量1%的纤维素酶,继续在室内温度为25℃的温室下静置12h,静置后投入反应釜中,将反应釜内温度升高至90℃,恒温条件下用搅拌装置以500r/min的转速搅拌60min制得自制粘性产物;
高强度阻燃型铝塑板的制备:
按重量份数计,将8份上述自制粘性产物、40份聚乙烯树脂、16份聚甲醛树脂、1份二亚乙基三胺投入
双螺杆挤出机中熔融挤出制得高温熔融液,将高温熔融液引入两块铝合金板层中并用胶黏剂粘结制得初步夹板,将初步夹板置于热压机中,在温度为60℃的条件下压制30min,压制后常温下固化10h制得高强度阻燃型铝塑板。
[0020] 实施例2氧化混合液的制备:
将豆渣与甘蔗渣按质量比为5:1投入烘箱中,在温度为70℃的条件下干燥2.5h,干燥后投入行星球磨机中,在转速为400r/min和球料比为10:1的条件下研磨70min制得混合物料,将混合物料与质量分数为12%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中用搅拌装置以650r/min的转速搅拌55min制得酸性混合浆液;
将上述酸性混合浆液投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为95℃的水浴锅中,恒温静置
2.5h制得混合反应液,将水浴温度降低至5℃,向烧杯中加入混合反应液质量8%的高锰酸钾粉末,用搅拌器以400r/min的转速搅拌2.5h制得氧化混合液;
自制粘性产物的制备:
将上述氧化混合液投入反应釜中,将反应釜内气压升高至1.1MPa,温度升高至170℃,恒温恒压反应2.5h制得热处理反应液,将热处理反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中,向三口烧瓶中滴加质量分数为12%的盐酸调节pH值至4,恒温静置70min制得改性混合液;
将上述改性混合液与胃蛋白酶按质量比为60:1投入酶解罐中,将酶解罐置于室内温度为37℃的温室中,恒温静置1天,向酶解罐中滴加质量分数为8%的氢氧化钠溶液调节pH值至
6制得预制酶解反应液;
向上述酶解罐中加入预制酶解反应液质量2%的纤维素酶,继续在室内温度为27℃的温室下静置13h,静置后投入反应釜中,将反应釜内温度升高至95℃,恒温条件下用搅拌装置以550r/min的转速搅拌70min制得自制粘性产物;
高强度阻燃型铝塑板的制备:
按重量份数计,将9份上述自制粘性产物、42份聚乙烯树脂、17份聚甲醛树脂、1份二亚乙基三胺投入双螺杆挤出机中熔融挤出制得高温熔融液,将高温熔融液引入两块铝合金板层中并用胶黏剂粘结制得初步夹板,将初步夹板置于热压机中,在温度为70℃的条件下压制35min,压制后常温下固化11h制得高强度阻燃型铝塑板。
[0021] 实施例3氧化混合液的制备:
将豆渣与甘蔗渣按质量比为5:1投入烘箱中,在温度为80℃的条件下干燥3h,干燥后投入行星球磨机中,在转速为500r/min和球料比为10:1的条件下研磨80min制得混合物料,将混合物料与质量分数为15%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中用搅拌装置以700r/min的转速搅拌60min制得酸性混合浆液;
将上述酸性混合浆液投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为100℃的水浴锅中,恒温静置
3h制得混合反应液,将水浴温度降低至10℃,向烧杯中加入混合反应液质量10%的高锰酸钾粉末,用搅拌器以500r/min的转速搅拌3h制得氧化混合液;
自制粘性产物的制备:
将上述氧化混合液投入反应釜中,将反应釜内气压升高至1.2MPa,温度升高至180℃,恒温恒压反应3h制得热处理反应液,将热处理反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中,向三口烧瓶中滴加质量分数为15%的盐酸调节pH值至5,恒温静置80min制得改性混合液;
将上述改性混合液与胃蛋白酶按质量比为60:1投入酶解罐中,将酶解罐置于室内温度为40℃的温室中,恒温静置2天,向酶解罐中滴加质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节pH值至7制得预制酶解反应液;
向上述酶解罐中加入预制酶解反应液质量3%的纤维素酶,继续在室内温度为30℃的温室下静置14h,静置后投入反应釜中,将反应釜内温度升高至100℃,恒温条件下用搅拌装置以600r/min的转速搅拌80min制得自制粘性产物;
高强度阻燃型铝塑板的制备:
按重量份数计,将10份上述自制粘性产物、45份聚乙烯树脂、18份聚甲醛树脂、2份二亚乙基三胺投入双螺杆挤出机中熔融挤出制得高温熔融液,将高温熔融液引入两块铝合金板层中并用胶黏剂粘结制得初步夹板,将初步夹板置于热压机中,在温度为80℃的条件下压制40min,压制后常温下固化12h制得高强度阻燃型铝塑板。
[0022] 对比例1:与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少氧化混合液。
[0023] 对比例2:与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少自制粘性产物。
[0024] 对比例3:上海某公司生产的高强度阻燃型铝塑板。
[0025] 拉伸强度测试采用铝塑板拉伸强度试验机进行检测。
[0026] 弯曲强度、
剥离强度测试GB/T17748标准进行检测。
[0027] 抗老化性测试:将实施例和对比例中的铝塑板放置于温度为40℃的人工老化试验箱中24h后,测得缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度。
[0028] 阻燃性测试按GB20286-2006标准进行氧指数、燃烧滴落物测试。
[0029] 表1:铝塑板性能测定结果检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例1 对比例2 对比例3
拉伸强度(MPa) 15 16 17 9 8 10
弯曲强度(MPa) 17 18 18 10 9 11
缺口冲击强度(KJ/m2) 11 11 12 6 2 6
剥离强度(N/mm) 13 13 14 7 8 9
人工老化后拉伸强度(MPa) 13 14 15 8 9 9
人工老化后弯曲强度(MPa) 15 16 16 10 11 10
人工老化后缺口冲击强度(KJ/m2) 9 9 10 5 4 5
氧指数 46 48 49 20 22 24
燃烧滴落物 600s无滴落物 600s无滴落物 600s无滴落物 300s滴落物 310s滴落物 320s滴落物综合上述,从表1可以看出本发明的铝塑板界面结合力好,拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度高,韧性好,抗老化性好,人工老化后拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度高,阻燃性好,氧指数高,燃烧600s后无滴落物,具有广阔应用前景。
[0030] 以上所述仅为本发明的较佳方式,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何
修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。