一种阻燃耐水竹胶板及其制造方法

技术领域

本发明涉及竹胶板技术领域，尤其涉及一种阻燃耐水竹胶板及其制造方法。

背景技术

竹胶板是以毛竹材料作为主要架构和填充材料，经高压成坯高温固化而成的板材。竹胶板具有硬度高、抗压抗折性能强、耐磨性能好、吸水膨胀率低等特点，目前大规模推广使用。现有竹胶板在建筑工程中应用非常普遍，但普通竹胶板的易燃性限制了其应用范围。

目前主要采用以下工艺增强竹胶板阻燃性能：

a、先对单板进行阻燃处理，然后再按竹胶板的制造工艺进行生产；

b、对普通成品竹胶板进行阻燃处理；

c、在胶粘剂中加入阻燃剂，再对压制出的竹胶板成品进行阻燃处理。

采用不同的阻燃剂和不同的单板阻燃处理工艺，防火竹胶板的阻燃性能和成本是有较大差异的。目前在胶粘剂中加入了阻燃剂，其工艺简单，具有极好的研究前景，但阻燃剂添加含量有限，阻燃性无法达到预期要求，其在生产、储存、运输和使用中存在易燃的不安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种阻燃耐水竹胶板及其制造方法。

一种阻燃耐水竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材分切成竹丝条，干燥至含水率为1-5％，平铺，针刺处理得到预制竹丝条；

S2、将纳米二氧化硅加入甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入三乙胺、甲苯二异氰酸酯超声处理，过滤，洗涤，干燥，滤饼粉碎后与苯酚、甲醛溶液、聚铝碳硅烷、催化剂混合，80-90℃搅拌2-5h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向二氧化硅复合物中加入乙酸乙酯、阻燃剂、超支化聚酰胺胺搅拌均匀，再向其中加入预制竹丝条，浸胶1-2h，晾胶1-2h，干燥至含水率为5-10％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料装入模具中，120-150℃热压固化，热压时间为0.5-1min/mm；冷却，出模得到阻燃耐水竹胶板。

优选地，S1中，竹丝条的厚度为2-6mm，长度为0.1-1m。

优选地，S2中，甲醛溶液质量分数为20-30％。

优选地，S2中，纳米二氧化硅、三乙胺、甲苯二异氰酸酯、苯酚、甲醛、聚铝碳硅烷、催化剂的质量比为1-5：0.01-0.02：0.1-1：10-20：2-9：1-2：0.1-0.5。

优选地，S2中，催化剂为八水合氢氧化钡。

优选地，S2中，超声处理时间为5-15min，超声频率为10-15kHz。

优选地，S3中，二氧化硅复合物、乙酸乙酯、阻燃剂、超支化聚酰胺胺的质量比为13-34：1-10：10-20：1-5。

优选地，S3中，阻燃剂为四水合八硼酸钠。

优选地，S3的浸胶过程中维持压强为1.5-5MPa。

优选地，S4中，经热压固化所得物料的密度为800-1200kg/m

一种阻燃耐水竹胶板，采用上述阻燃耐水竹胶板的制造方法制得。

有益效果：

本发明将纳米二氧化硅活化后，在其表面接枝异氰酸根，不仅可有效增强纳米二氧化硅在酚醛树脂的分散性，而且结合强度极高；而二氧化硅粒子网络均匀分布在体系中与阻燃剂复配既可大大增加阻燃剂填充量，增强体系阻燃性能，又可有效限制制品热膨胀。

本发明利用超支化聚酰胺胺分子链上的氨基在固化过程中与活化二氧化硅结合，形成交联体型结构，可显著提高制品胶接强度和耐水性能，而加入阻燃剂(尤其是四水八硼酸钠)并在超支化聚酰胺胺的作用下，对预制竹丝条的浸润性极高，在高填充的基础上，大大提高竹胶板的耐热性能。

本发明可保证在阻燃剂高填充的基础上，纤维与纤维之间有效胶合，增强体系稳定性能，保证制品的耐水性能；而且胶黏剂渗透到竹纤维中的比例大，制品阻燃效果好，吸湿性小，不迁移析出，竹胶板尺寸稳定性好，力学性能优异。

本发明采用普通竹材料，原料资源丰富，生产成本低廉；所得竹胶板粘合性能较好，吸水膨胀率低，而且阻燃性和防水性也均得到了显著提高，使用后不易翘曲变形和脱胶，具有广阔的市场前景。

本产品经检测各项指标均达到或超过国家标准，本产品表面平整，无压痕无鼓泡，吸水率≤5％。

附图说明

图1为实施例5和对比例1-2所得竹胶板的热重分析曲线对比图。

图2为实施例5和对比例1-2所得竹胶板的吸水膨胀率对比图。

图3为实施例5和对比例1-2所得竹胶板的24h吸水率对比图。

图4为实施例5和对比例1-2所得竹胶板的静曲强度和内胶合强度对比图。

图5为实施例5和对比例1-2所得竹胶板的水平剪切强度和抗压强度对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1

一种阻燃耐水竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为1％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将1kg纳米二氧化硅加入10kg甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入0.01kg三乙胺、0.1kg甲苯二异氰酸酯，超声处理5min，超声频率为10kHz，过滤，采用甲苯洗涤1次，干燥，粉碎，与10kg苯酚、10kg质量分数为20％甲醛溶液、1kg聚铝碳硅烷、0.1kg八水合氢氧化钡混合，在温度80℃搅拌2h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向13kg二氧化硅复合物中加入1kg乙酸乙酯、10kg四水合八硼酸钠、1kg超支化聚酰胺胺搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，1.5MPa浸胶1h，晾胶1h，在温度70℃烘箱中干燥至含水率为5％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为120℃，热压时间为0.5min/mm，得到密度为800kg/m

实施例2

一种阻燃耐水竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为5％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将5kg纳米二氧化硅加入20kg甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入0.02kg三乙胺、1kg甲苯二异氰酸酯，超声处理15min，超声频率为15kHz，过滤，采用甲苯洗涤3次，干燥，粉碎，与20kg苯酚、30kg质量分数为30％甲醛溶液、2kg聚铝碳硅烷、0.5kg八水合氢氧化钡混合，在温度90℃搅拌5h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向34kg二氧化硅复合物中加入10kg乙酸乙酯、20kg四水合八硼酸钠、5kg超支化聚酰胺胺搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，5MPa浸胶2h，晾胶2h，在温度80℃烘箱中干燥至含水率为10％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为150℃，热压时间为1min/mm，得到密度为1200kg/m

实施例3

一种阻燃耐水竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为2％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将4kg纳米二氧化硅加入13kg甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入0.017kg三乙胺、0.3kg甲苯二异氰酸酯，超声处理12min，超声频率为11kHz，过滤，采用甲苯洗涤2次，干燥，粉碎，与18kg苯酚、15kg质量分数为28％甲醛溶液、1.3kg聚铝碳硅烷、0.4kg八水合氢氧化钡混合，在温度82℃搅拌4h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向18kg二氧化硅复合物中加入7kg乙酸乙酯、12kg四水合八硼酸钠、4kg超支化聚酰胺胺搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，2MPa浸胶100min，晾胶80min，在温度77℃烘箱中干燥至含水率为7％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为140℃，热压时间为0.6min/mm，得到密度为1100kg/m

实施例4

一种阻燃耐水竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为4％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将2kg纳米二氧化硅加入17kg甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入0.013kg三乙胺、0.7kg甲苯二异氰酸酯，超声处理8min，超声频率为13kHz，过滤，采用甲苯洗涤2次，干燥，粉碎，与12kg苯酚、25kg质量分数为22％甲醛溶液、1.7kg聚铝碳硅烷、0.2kg八水合氢氧化钡混合，在温度88℃搅拌3h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向29kg二氧化硅复合物中加入3kg乙酸乙酯、18kg四水合八硼酸钠、2kg超支化聚酰胺胺搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，4MPa浸胶80min，晾胶100min，在温度73℃烘箱中干燥至含水率为9％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为130℃，热压时间为0.8min/mm，得到密度为900kg/m

实施例5

一种阻燃耐水竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为3％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将3kg纳米二氧化硅加入15kg甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入0.015kg三乙胺、0.5kg甲苯二异氰酸酯，超声处理10min，超声频率为12kHz，过滤，采用甲苯洗涤2次，干燥，粉碎，与15kg苯酚、20kg质量分数为25％甲醛溶液、1.5kg聚铝碳硅烷、0.3kg八水合氢氧化钡混合，在温度85℃搅拌3.5h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向24kg二氧化硅复合物中加入5kg乙酸乙酯、15kg四水合八硼酸钠、3kg超支化聚酰胺胺搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，3MPa浸胶90min，晾胶90min，在温度75℃烘箱中干燥至含水率为8％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为135℃，热压时间为0.7min/mm，得到密度为1000kg/m

对比例1

一种竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为3％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将3kg纳米二氧化硅、0.5kg甲苯二异氰酸酯与15kg苯酚、20kg质量分数为25％甲醛溶液、1.5kg聚铝碳硅烷、0.3kg八水合氢氧化钡混合，在温度85℃搅拌3.5h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向24kg二氧化硅复合物中加入5kg乙酸乙酯、15kg四水合八硼酸钠、3kg超支化聚酰胺胺搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，3MPa浸胶90min，晾胶90min，在温度75℃烘箱中干燥至含水率为8％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为135℃，热压时间为0.7min/mm，得到密度为1000kg/m

对比例2

一种竹胶板的制造方法，包括如下步骤：

S1、将竹材切成竹丝条，竹丝条厚度为2-6mm，长度为0.1-1m；干燥至含水率为3％，平铺后针刺处理，得到预制竹丝条；

S2、将3kg纳米二氧化硅加入15kg甲苯搅拌均匀，搅拌状态下，向其中加入0.015kg三乙胺、0.5kg甲苯二异氰酸酯，超声处理10min，超声频率为12kHz，过滤，采用甲苯洗涤2次，干燥，粉碎，与15kg苯酚、20kg质量分数为25％甲醛溶液、1.5kg聚铝碳硅烷、0.3kg八水合氢氧化钡混合，在温度85℃搅拌3.5h，降至室温，减压蒸馏得到二氧化硅复合物；

S3、向24kg二氧化硅复合物中加入5kg乙酸乙酯、15kg四水合八硼酸钠搅拌均匀，置于浸胶机中，向其中加入预制竹丝条，3MPa浸胶90min，晾胶90min，在温度75℃烘箱中干燥至含水率为8％，得到浸胶料；

S4、将浸胶料在压板模具中铺装，放入热压机中热压固化，热压温度为135℃，热压时间为0.7min/mm，得到密度为1000kg/m

依据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》对实施例5和对比例1-2所得竹胶板的阻燃性能进行测定，发现各试样的燃烧性能均符合平板状建筑材料A2等级，证实其阻燃性能优异。

在相同的实验条件下分别对实施例5和对比例1-2所得竹胶板进行热重(TG)分析。实验条件如下：初始温度为40℃，加热速率为10℃/min，最终温度为600℃，样品的加入量约为5-10mg，试验中选择静态空气作为试验气氛(如此更符合真实环境)。

如图1所示，各组试样曲线相近，但实施例5所得竹胶板的残余质量始终为最高；当各组试样达600℃终温时，实施例5所得竹胶板的残余质量仍为最高，证实本发明所得竹胶板的耐热性能最佳。

本申请人认为：这是由于本发明将纳米二氧化硅活化后，在其表面接枝异氰酸根，可有效增强纳米二氧化硅在酚醛树脂的分散性，而二氧化硅粒子网络均匀分布在体系中与阻燃剂复配既可大大增加阻燃剂填充量，增强体系阻燃性能，又可有效限制制品热膨胀；再利用超支化聚酰胺胺分子链上的氨基在固化过程中与活化二氧化硅结合，形成交联体型结构，而四水八硼酸钠在超支化聚酰胺胺的作用下，对预制竹丝条的浸润性极高，能大大提高竹胶板的耐热性能。

依据GB/T 17657-2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》对实施例5和对比例1-2所得竹胶板的耐水性能进行测试。本申请人采用4h吸水厚度膨胀率、24h吸水厚度膨胀率、4h吸水宽度膨胀率、24h吸水宽度膨胀率和24h吸水率以表征耐水性能。

如图2和图3所示，实施例5所得竹胶板的耐水性能最为优异，吸水率和吸水形变膨胀率均远低于对比例1-2。本申请人认为：这是由于本发明将纳米二氧化硅活化后，在其表面接枝异氰酸根，不仅可有效增强纳米二氧化硅在酚醛树脂的分散性，而且结合强度极高；再利用超支化聚酰胺胺分子链上的氨基在固化过程中与活化二氧化硅结合，形成交联体型结构，可显著提高制品胶接强度和耐水性能，使纤维与纤维之间有效胶合，增强体系稳定性能，进一步保证制品的耐水性能。

依据GB/T 17657-2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》对实施例5和对比例1-2所得竹胶板的静曲强度、内胶合强度进行检测；参考GB/T 20241-2021《单板层积材》对实施例5和对比例1-2所得竹胶板的水平剪切强度进行检测；参考ASTM D3501-05a(2018)《木基结构板的压缩标准试验方法》对实施例5和对比例1-2所得竹胶板的抗压强度进行检测。

如图4和图5所示，实施例5所得竹胶板的力学性能优于对比例1-2。本申请人认为：这是由于本发明将纳米二氧化硅活化后，在其表面接枝异氰酸根，不仅可有效增强纳米二氧化硅在酚醛树脂的分散性，而且结合强度极高；再利用超支化聚酰胺胺分子链上的氨基在固化过程中与活化二氧化硅结合，形成交联体型结构，可显著提高制品胶接强度使纤维与纤维之间有效胶合，增强体系稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。