一种生物质阻燃地板的制作方法

1.本发明涉及木塑复合板技术领域，尤其涉及一种生物质阻燃地板。


背景技术：

2.地板，即房屋地面或楼面的表面层。由木料或其他材料做成，地板的分类有很多，按结构分类有：实木地板、强化复合木地板、三层实木复合地板、竹木地板、防腐地板、软木地板以及目前最流行的多层实木复合地板等；按用途分类有：家用，商业用，防静电地板，户外地板，舞台舞蹈专用地板，运动馆场内专用地板，田径专用地板等。现有木地板阻燃效果不佳，在火灾发生时，火势沿地板迅速蔓延，对用户的生命和财产产生很大威胁，尤其是商场、ktv等人员密集场所，对地板的阻燃效果要求更高。
3.目前通常通过在木板中加入阻燃剂来改善木板的阻燃效果，比如公开号为cn106065192a的专利文件公开的这样一种塑木地板，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯20-40份，玻璃纤维10-20份，木粉40-50份，无机微粉5-10份，相容剂0.5-2份，阻燃剂1-2份，增塑剂2-5份，着色剂0.5-1.5份，抗菌剂0.5-2份。其中，阻燃剂采用细度在300-400目的层状硅酸铝。无机填料采用改性凹土粉末。这种塑木地板除去具有阻燃效果外，拉伸强度达到25.4mpa，弯曲强度达到36.9mpa。
4.然而，该木板在握钉力方面仍有所欠缺，这是因为：木粉本身和超细的硅酸铝均具有一定的吸水能力，且其整体材料紧凑无空隙，这就使得木板容易吸水后会整体膨胀变形；而握钉力是指钉子进入板材后，钉子是否容易固定钉孔、是否容易松动脱落；当木板膨胀变形时，必然会造成钉孔变大，造成握钉力不足的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决上述问题，提供一种具有优异握钉力的生物质阻燃地板。
6.本发明解决问题的技术方案是，提供一种生物质阻燃地板，包括聚乙烯树脂、助剂、玻璃纤维、相容剂、氢氧化钙、以及复合材料，所述复合材料为以聚三氟氯乙烯树脂为壳，以阻燃剂、木粉和硫酸铝的混合物为核的微球，核、壳之间设有空隙。
7.其中，聚乙烯树脂优选为高密度聚乙烯，密度在0.940-0.976 g/cm3范围内。助剂可以为任意一种或多种为地板提供一些必要功效的成分，作为本发明的优选，所述助剂包括抗氧化剂和光稳定剂，以提高底板的耐候性。抗氧化剂的选择可以有多种，比如抗氧1010、抗氧168；光稳定剂的选择可以有多种，比如uv2628、uv944。
8.本技术中，基于复合材料的使用，其对握钉力的改善体现在两种情况下：第一种情况：钉子钉入木板时，没有破环复合材料的外壳。本技术中，复合材料的聚三氟氯乙烯树脂外壳具有高的抗张、抗压强度及硬度，且聚三氟氯乙烯树脂表面相当光滑，配合相容剂的使用，复合材料整体和各个组分均匀分散、且组分之间紧凑无空隙，通过高强度的玻璃纤维和聚三氟氯乙烯树脂外壳，有效提高握钉力。
9.其中，相容剂影响组分之间的均匀混合性，作为本发明的优选，所述相容剂包括马
来酸酐接枝相容剂，所述马来酸酐接枝相容剂的熔指不低于5.0g/10min。
10.玻璃纤维和复合材料微球为握钉力的主要改善成分，作为本发明的优选，所述玻璃纤维的直径为3-5mm。作为本发明的优选，所述复合材料的直径为1-3mm。
11.同时，具有吸水性的阻燃剂和木粉被包覆在聚三氟氯乙烯树脂中，聚三氟氯乙烯树脂还具有良好的不吸湿性、阻燃性，避免了阻燃剂和木粉的吸水膨胀问题。而且，不同于现有技术中的直接包覆，本技术在聚三氟氯乙烯树脂壳体和阻燃剂与木粉的核心之间设有空隙，即使聚三氟氯乙烯树脂对核心的包覆不完整，阻燃剂和木粉吸水致使木板该部分膨胀，也仅仅是在聚三氟氯乙烯树脂壳体内部的范围内膨胀，复合材料整体不会产生形变。因此，即使复合材料和其他组分之间紧凑无间隙，也不会如同现有技术中的致密结构一样，将形变不断传递，使得整体膨胀，进而导致握钉力问题。
12.虽然聚三氟氯乙烯树脂壳体具有较高的强度，不易被破坏，但还需考虑第二种情况：钉子钉入木板时，破坏钉入处复合材料的外壳。此时，复合材料核壳之间的空隙可能对握钉力造成影响。但实际上，一方面，由于复合材料中的阻燃剂和木粉露出，其易吸水膨胀，反而可以填补木板和钉子之间的空隙，保证握钉力；另一方面，本技术中，地板组分还加入了氢氧化钙，复合材料内还加入了硫酸铝，复合材料破裂后硫酸铝露出接触氢氧化钙，也会产生一定的膨胀作用，以挤压钉子提高握钉力。
13.复合材料的制备方法可以参考空心微球的制备方法，作为本发明的优选，所述复合材料的制备方法为：以模板剂包覆所述混合物，形成模板；于模板上引发三氟氯乙烯聚合；然后除去模板剂。
14.可以看出，在除去模板剂时需要避免阻燃剂和硫酸铝的去除，因此，需要特定选用对应的模板剂和阻燃剂。
15.作为本发明一种方式的优选，所述模板剂为三聚氰胺-甲醛树脂，所述阻燃剂包括聚磷酸铵。三聚氰胺-甲醛树脂采用盐酸溶液除去。
16.作为本发明的优选，所述阻燃剂还包括氯化聚乙烯。氯化聚乙烯颗粒为憎水的高分子材料，其表面粗糙但是内部致密，有助于提高握钉力。
17.作为本发明另一种方式的优选，所述模板剂为聚苯乙烯，所述阻燃剂包括氢氧化镁。聚苯乙烯采用丙酮除去。
18.此外，木板中各组分的配比同样对握钉力存在影响。作为本发明的优选，按照质量份，包括50-60份聚乙烯树脂、0.5-1份助剂、20-30份玻璃纤维、10-20份相容剂、3-8份氢氧化钙、以及30-50份复合材料。
19.本发明的有益效果：1. 本技术中，通过加入阻燃剂，提高了生物质地板的阻燃性能，解决了现有木地板阻燃效果不佳，在火灾发生时，火势沿地板迅速蔓延的问题。
20.2．本技术中，以具有良好的不吸湿性、阻燃性、高强度、与其他组分相容性好的聚三氟氯乙烯树脂为壳，包覆阻燃剂和木粉，同时在聚三氟氯乙烯树脂壳体和阻燃剂木粉核心之间设有空隙，避免了阻燃剂和木粉吸水导致的地板吸水问题、以及吸水膨胀导致的握钉力问题。
21.3．本技术中，加入玻璃纤维进一步提高了生物质地板的机械强度，尤其是握钉力。
具体实施方式
22.以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
23.复合材料a1：按照质量份，将18份聚磷酸铵、10份木粉和2份硫酸铝混合后，加入研磨机中、以锆珠为研磨介质研磨1h，得到混合物。将混合物加入烧杯中，并加入苯乙烯马来酸酐树脂作为乳化剂，用剪切机以10000r/min的速度剪切10min，得到混合体系，备用。
24.将摩尔比为1：3的三聚氰胺和甲醛溶液加入三口烧瓶中，保持65℃反应30min，得到透明的三聚氰胺甲醛预聚物。在搅拌下，加入上述混合体系，重新升温至65℃，并以600r/min的速度磁力搅拌3h，得到产物。
25.对产物进行抽滤4-5次、蒸馏水清洗2-3次、55℃干燥12h后，得到三聚氰胺-甲醛树脂包覆的混合物。
26.将三聚氰胺-甲醛树脂包覆的混合物依次浸渍于浓度为1g/l聚苯乙烯磺酸钠中20min、1g/l聚二烯丙基二甲基氯化铵中20min后，将其与碳酸钠、亚硫酸氢钠、过硫酸铵一起加入2l的高压反应釜中，抽真空，然后从气相口加入三氟氯乙烯，在25℃、500r/min的搅拌速度下反应12h，得到聚合产物。
27.将聚合产物浸渍于0.1mol/l的盐酸溶液中，搅拌后离心沉淀，洗涤沉淀至酸碱度呈中性，得到复合材料，检测其直径为3mm，记为a1。
28.复合材料a2：与复合材料a1的制备方法基本一致，不同之处仅在于：按照质量份，将10份聚磷酸铵、8份氯化聚乙烯、10份木粉和2份硫酸铝混合后，加入研磨机中。a2的直径为3mm。
29.复合材料a3：按照质量份，将18份氢氧化镁、10份木粉和2份硫酸铝混合后，加入研磨机中、以锆珠为研磨介质研磨1h，得到混合物。
30.将混合物加入装有无水乙醇和去离子水的三口烧瓶中，并以400r/min的速度，于55℃下搅拌30min，得到混合体系。
31.将过氧化苯甲酰加入苯乙烯中，搅拌均匀。然后以1滴/s的速率滴加入上述混合体系，滴加完成后，以2℃/min升温速度，缓慢将油浴温度升高至75℃，恒温搅拌1-2h，通过引发剂使苯乙烯发生聚合反应，然后升温至80℃，6h后停止反应，得到聚苯乙烯包覆的混合物。
32.将聚苯乙烯包覆的混合物与碳酸钠、亚硫酸氢钠、过硫酸铵一起加入2l的高压反应釜中，抽真空，然后从气相口加入三氟氯乙烯，在25℃、500r/min的搅拌速度下反应12h，得到聚合产物。
33.将聚合产物浸渍于丙酮中，搅拌后离心沉淀，洗涤得到复合材料，检测其直径为1mm，记为a3。
34.实施例1一种生物质阻燃地板，通过以下步骤制备：（1）按照质量份，准备55份高密度聚乙烯树脂、0.2份抗氧1010、0.2份抗氧168、0.2份uv2628、0.2份uv944、25份直径为3mm的玻璃纤维、15份熔指为5.0g/10min的马来酸酐接
枝相容剂、5份氢氧化钙、以及40份复合材料a1。
35.（2）将上述组分放入高速搅拌机进行混合混料处理，得到混合物料；将混合物料用平行双螺杆挤出机制备出造粒料，造粒加工温度为 200℃，转速为160转/分钟，制成直径3毫米的粒子。将粒子加入锥形双螺杆挤出机，主机转速7转/分钟，温度145℃，模具温度150℃，挤出、打磨制得1平方米木地板，厚度为2厘米。
36.实施例2本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：采用40份复合材料a2。
37.实施例3本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：采用40份复合材料a3。
38.实施例4一种生物质阻燃地板，通过以下步骤制备：（1）按照质量份，准备50份高密度聚乙烯树脂、0.2份抗氧1010、0.1份抗氧168、0.1份uv2628、0.1份uv944、20份直径为1mm的玻璃纤维、10份熔指为6.0g/10min的马来酸酐接枝相容剂、3份氢氧化钙、以及30份复合材料a1。
39.（2）将上述组分放入高速搅拌机进行混合混料处理，得到混合物料；将混合物料用平行双螺杆挤出机制备出造粒料，造粒加工温度为 250℃，转速为200转/分钟，制成直径3毫米的粒子。将粒子加入锥形双螺杆挤出机，主机转速10转/分钟，温度185℃，模具温度170℃，挤出、打磨制得1平方米木地板，厚度为2厘米。
40.实施例5一种生物质阻燃地板，通过以下步骤制备：（1）按照质量份，准备60份高密度聚乙烯树脂、0.3份抗氧1010、0.3份抗氧168、0.2份uv2628、0.2份uv944、30份直径为2mm的玻璃纤维、20份熔指为5.5g/10min的马来酸酐接枝相容剂的、8份氢氧化钙、以及50份复合材料a1。
41.（2）将上述组分放入高速搅拌机进行混合混料处理，得到混合物料；将混合物料用平行双螺杆挤出机制备出造粒料，造粒加工温度为 220℃，转速为180转/分钟，制成直径3毫米的粒子。将粒子加入锥形双螺杆挤出机，主机转速8转/分钟，温度165℃，模具温度160℃，挤出、打磨制得1平方米木地板，厚度为2厘米。
42.对比例1本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：将40份复合材料a1替换为18份聚磷酸铵、10份木粉、2份硫酸铝、10份聚三氟氯乙烯树脂。
43.对比例2本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：将40份复合材料a1替换为30份三聚氰胺-甲醛树脂包覆的混合物（复合材料a1制备过程中的中间产物）、10份聚三氟氯乙烯树脂。
44.对比例3于市面上购买得到的同样尺寸的常规木地板。
45.【吸水率检测】按照《gb/t 17657-2013 人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.6的规定进行检测，浸泡时间为（72
±
0.5）h。
46.【握钉力检测】按照《gb/t 17657-2013 人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.21的规定进行检测。
47.【弯曲强度检测】按照《gb/t 17657-2013 人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.7的规定进行检测。
48.【阻燃等级检测】根据en 13501进行阻燃检测和分级。
49.检测结果均如下表1：表1.由表1可知，本发明制备的生物质阻燃地板具有超高的握钉力、极低的吸水率、较高的弯曲强度、较好的阻燃性能等优点，可广泛地应用在建筑领域。
50.通过对比实施例1和对比例1、对比例2可知，本技术中，将阻燃剂和木粉包覆起来，同时在阻燃剂木粉核心与聚三氟氯乙烯壳体之间形成空隙，能效降低地板的吸水率，并提高握钉力。
51.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。