一种绿色环保的阻燃木塑板的制备方法

技术领域

本发明属于阻燃木塑板的制造技术领域，特别涉及一种绿色环保的阻燃木塑板的制备方法。

背景技术

木塑板是一种由预处理过后的木质纤维素或木粉与热塑性塑料树脂粘接剂共混，通过挤压、模压或注塑加工工艺成型制得的材料，可广泛应用于家居业、室内装饰业、包装业以及未来木质房屋建筑业。根据《建筑内部装修时设计防火规范》(GB 50222-2017)对室内装饰装修材料燃烧性能的要求，其燃烧性能不应低于B1级。而由于木质材料易燃，许多火灾的发生和蔓延都与木质材料有关，对人们生命财产安全构成极大的威胁，因此对阻燃木塑板的开发和应用需求旺盛。

另一方面，木塑板加工时，常用的热塑性塑料树脂粘接剂大部分为甲醛系胶粘剂、脲醛树脂和酚醛树脂等。这类胶粘剂虽然胶合强度高，但也存在许多问题：一是甲醛系列胶粘剂在生产和使用过程中会释放游离甲醛等有害气体，极大危害环境安全和人体健康；二是合成高分子胶粘剂大都通过不可再生的石油、天然气等裂解单体合成，消耗大量石化产品的同时，生产成本也随之提高，且这些聚合物大都无法降解。因此开发绿色环保的粘接剂用于木塑板加工，开发和应用需求也很旺盛。

淀粉是一种天然的生物高分子物质，具有价格低廉，可再生，可降解，生物相容性好等特点。将淀粉颗粒糊化后，具有良好的粘接性能，自古以来就是性能良好的环保型胶粘剂。但是其在粘接力、耐水性等方面的性能不高，限制了其在木塑板加工领域的应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种绿色环保的阻燃木塑板的制备方法。该方法在木塑板生产中使用淀粉基胶粘剂，摒弃了甲醛系树脂粘接剂，同时又赋予木塑板以阻燃的功能。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的绿色环保的阻燃木塑板。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种绿色环保的阻燃木塑板的制备方法，包括以下步骤：

S1：将高直链淀粉与木粉混合均匀；

S2：向步骤S1制备的混合粉中加入氯化钙溶液，搅拌均匀；

S3：将步骤S2中得到的湿润粉体加入到热压成型机或注塑机中，进行热压成型或注塑成型，然后冷却，即得到绿色环保的阻燃木塑板。

所述S1中的高直链淀粉是指淀粉中直链淀粉含量超过50％的淀粉，优选为50％。

所述S1中的高直链淀粉与木粉的质量比为3:17～6:14，优选为6:14。

所述S2中的氯化钙溶液浓度为30wt％～40wt％，优选为40％。

所述S2中混合粉和氯化钙溶液的质量比为20:3～20:10，优选为20:3。

所述S3中热压成型机或注塑机中的加工温度范围为95℃～110℃，优选为105℃。

一种由上述方法制备得到的绿色环保的阻燃木塑板。

本发明的机理为：

淀粉粘接力不高，主要是因为其粘接力主要源于淀粉链上羟基与木质纤维上羟基间的氢键作用。由于天然淀粉中大多是支链淀粉，而支链淀粉是球状构象，与纤维素羟基的作用力弱，自身分子链间的作用力也弱，因此粘接力弱。高直链淀粉中，直链淀粉含量高，其分子链上的羟基可以与纤维素上的羟基形成氢键，同时淀粉链间也能产生缠绕，增强分子链间作用力，因此高直链淀粉胶能产生较强的粘接力，可用于木塑板的加工。但高直链淀粉颗粒的糊化温度高，高于120℃，难以糊化成胶。对此，一定浓度的氯化钙溶液可以通过氯离子的质子化作用和钙离子的配位作用作用降低其糊化温度，促进颗粒解构。同时氯化钙均匀分散在木塑板内，燃烧时钙离子会首先吸热氧化，形成氧化钙。此过程一方面降低了火焰温度，另一方面又吸收了氧气，使木塑板内的淀粉和纤维素缺氧燃烧而最终碳化，产生了碳化阻燃的效果，阻止了木塑板的进一步燃烧。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本产品的生产工艺绿色环保，无三废产生，不会对环境产生污染；且工艺流程简单，能够适用于工业化生产，无需额外的新设备，工艺迅速，制作速度快。

(2)本产品的胶粘剂为淀粉基胶粘剂，无甲醛产生，绿色环保。

(3)本产品具有阻燃效果，能满足国家标准对室内装饰装修材料燃烧性能的要求。

附图说明

图1为实施例1中热压成型技术制备的木塑板在火焰枪点火时的状态图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。

实施例1

(1)称取高直链玉米淀粉(直链淀粉含量70％)与木粉混合均匀，质量比为6:14。

(2)称取氯化钙固体，加入到水中，配置40％的氯化钙溶液。

(3)向(1)的混合粉中加入(2)溶液，加入质量的比为20:3，搅拌均匀。

(4)将(3)中的湿粉均匀平铺于10cm×10cm×1mm的金属模具中。

(5)将(4)中的金属模具放置于热压成型机上，设置温度为105℃，锁模压力为5MPa，保压时间为10分钟。

(6)待模具冷却后，取出即可得到厚度为1mm的木塑板。

(7)测定(6)中木塑板的拉伸和弯曲性能，拉伸强度为3.5MPa，静曲强度为26.5MPa，表面硬度为90HC。

(8)测定(6)中木塑板的阻燃性能。根据GB/T 2408-2008试验方法B-垂直燃烧试验，第一次施加火焰后单个试样余焰时间为0秒，第二次施加火焰后单个试样余焰时间为0秒，五个试样总的余焰时间为0秒。

图1为实施例1中热压成型技术制备的木塑板在火焰枪点火时的状态图，火焰枪点火灼烧木板时，火焰点附近迅速碳化，火焰不会向外波及，移去火源后，火苗立即熄灭。而市面上普通胶水(如甲醛系胶黏剂)制备的木塑板，其在火焰枪点火后，火焰迅速向外蔓延，且移去火焰后，火苗并不能立刻熄灭，继续向外蔓延。

实施例2

(1)称取高直链玉米淀粉(直链淀粉含量50％)与木粉混合均匀，质量比为3:17。

(2)称取氯化钙固体30g，加入到70g水中，配置30％的氯化钙溶液。

(3)向(1)的混合粉中加入(2)溶液，加入质量的比例为20:3，搅拌均匀。

(4)将(3)中的湿粉均匀平铺于10cm×10cm×1mm的金属模具中。

(5)将(4)中的金属模具放置于热压成型机上，设置温度为105℃，锁模压力为5MPa，保压时间为10分钟。

(6)待模具冷却后，取出即可得到厚度为1mm的木塑板。

(7)测定(6)中木塑板的拉伸和弯曲性能，拉伸强度为1.5MPa，抗弯应力为17.2MPa，表面硬度为90HC。

(8)测定(6)中木塑板的阻燃性能。根据GB/T 2408-2008试验方法B-垂直燃烧试验，第一次施加火焰后单个试样余焰时间为0秒，第二次施加火焰后单个试样余焰时间为0秒，五个试样总的余焰时间为0秒。

实施例3

(1)称取高直链玉米淀粉(直链淀粉含量50％)与木粉混合均匀，质量比为3:17。

(2)称取氯化钙固体，加入到水中，配置40％的氯化钙溶液。

(3)向(1)的混合粉中加入(2)溶液，加入质量的比为20:10，搅拌均匀。

(4)将(3)中的湿粉加入到注塑机中，在95℃的加工温度下，挤出注塑成厚度为3mm的木塑板。

(5)测定(4)中木塑板的拉伸和弯曲性能，拉伸强度为5.5MPa，静曲强度为35MPa，表面硬度为98HC。

(6)测定(4)中木塑板的阻燃性能。根据GB/T 2408-2008试验方法B-垂直燃烧试验，第一次施加火焰后单个试样余焰时间为0秒，第二次施加火焰后单个试样余焰时间为0秒，五个试样总的余焰时间为0秒。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。