一种阻燃型装饰板材的加工工艺

技术领域：

本发明涉及建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种阻燃型装饰板材的加工工艺。

背景技术：

装饰板材广泛应用于建筑装修和家具加工中，按应用场所分为两类，一类是室外装饰板材，另一类是室内装饰板材。为了降低使用过程中所存在的安全隐患，这两类装饰板材都对防火性能提出更高的要求，因此阻燃性装饰板材应运而生。阻燃性装饰板材是在板材的生产过程中将阻燃剂添加到板材中而制成，因此阻燃剂的用量和种类直接决定装饰板材的阻燃性能。

目前，阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两类，无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物等；有机阻燃剂包括卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机氮系阻燃剂、有机硅系阻燃剂等。现有阻燃剂主要存在以下几个问题：(1)阻燃剂与聚合物材料的相容性差，在板材中的分散性不好；(2)阻燃剂的添加量大，影响板材的力学性能；(3)阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的烟雾或者有毒的气体。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种阻燃剂添加量少、阻燃性能强、力学性能好的阻燃型装饰板材的加工工艺。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种阻燃型装饰板材的加工工艺，包括以下工艺步骤：

(1)向丙酮中加入L-赖氨酸三异氰酸酯、硅灰石粉和催化剂，在超声波频率25-50KHz、超声功率50-500W下反应，抽滤，水洗，烘干，粉碎，得到改性硅灰石；

(2)按配比将聚丙烯、改性硅灰石、阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂加入高速混合机中，混合均匀后采用双螺杆挤出机熔融共混，所得熔体挤出至浸渍模头；

(3)将玻璃纤维连续喂入浸渍模头，利用熔体对玻璃纤维进行包覆，得到预浸带；

(4)预浸带经裁剪后按0°/90°方向铺层，热压复合，得到板材。

硅灰石具有无毒、耐腐蚀、热稳定性和尺寸稳定性好、力学性能与电性能及补强作用优良的特点，因此被广泛用作聚合物基复合材料的增强填料，但硅灰石粉体与聚合物的相容性差，分散性不好，严重影响其补强作用。在上述技术方案中，利用L-赖氨酸三异氰酸酯与硅灰石表面的羟基反应，减少活泼羟基的数量，改善硅灰石与聚丙烯的相容性，实现硅灰石的均匀填充。

所述L-赖氨酸三异氰酸酯、硅灰石粉、催化剂的重量比为(10-25):(20-50):(0.1-0.5)。

所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二丁基醋酸锡中的一种。

所述阻燃剂为三聚氰胺类阻燃剂，选自三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺硼酸盐中的一种或者多种。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

所述润滑剂为石蜡、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的一种或者多种。

所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246中的一种或者多种。

所述聚丙烯、玻璃纤维、改性硅灰石、阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂的重量比为100:(50-100):(5-20):(5-20):(1-10):(0.5-5):(0.1-2)。

所述双螺杆挤出机的温度为200-250℃，螺杆转速为200-500r/min。

所述浸渍模头的温度为250-280℃。

所述热压的压力为5-10MPa，温度为160-180℃，时间为90-150min。

三聚氰胺类阻燃剂(主要为其盐类，如三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐等)具有优异的热稳定性和成炭性，并且阻燃抑烟效果好，毒性低，但其在板材中的添加量大，分散性差，对板材的力学性能影响严重。

基于减少三聚氰胺类阻燃剂的添加量和提高三聚氰胺类阻燃剂的分散均匀性的目的，本发明对三聚氰胺进行了化学改性，制备的新化合物不仅可以作为阻燃剂使用，还显现出明显优于上述三聚氰胺类阻燃剂的阻燃效果，并且不会导致板材的力学性能出现骤降的现象。

所述三聚氰胺类阻燃剂为三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺，化学结构式如下：

所述三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺的合成路线如下：

本发明通过控制三(二甲氨基)氯硅烷的用量，使三聚氰胺分子结构中的两个伯胺参与反应，经仲胺键将三(二甲氨基)硅基连接在三聚氰胺分子上，生成的新化合物属于无卤成炭型阻燃剂，与聚合物的相容性好，在低添加量的条件下即可发挥优良的阻燃效果。

本发明的有益效果是：

(1)本发明以聚丙烯作为基料，辅以多种功能助剂制备塑料板材，其中通过对硅灰石的化学改性很好地解决了硅灰石与聚丙烯相容性差的问题，不仅能提高硅灰石的补强作用，还能间接减少相容剂的添加量，从而制得高强度的塑料板材。

(2)本发明制备了三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺并作为阻燃剂，氮、硅含量高，热稳定性好，分解温度在300℃以上，无卤、低烟、低毒，属于环保型阻燃剂，与聚合物的相容性好，通过均匀分散于板材中以发挥优良的阻燃效果。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

以下聚丙烯型号为韩国道达尔RJ580，马来酸酐接枝聚丙烯型号为沙特巴塞尔352K。

以下三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺采用如下步骤合成：向200mL吡啶中加入三聚氰胺(13g，0.105mol)，溶解完全，再加入三(二甲氨基)氯硅烷(39g，0.2mol)，然后加热至55℃并保温反应4h，加入500mL水淬灭反应，抽滤，水洗滤渣，烘干，得到三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺。

实施例1

(1)向丙酮中加入15g L-赖氨酸三异氰酸酯、35g硅灰石粉和0.5g辛酸亚锡，在超声波频率40KHz、超声功率100W下反应4h，抽滤，水洗，烘干，粉碎，得到改性硅灰石，经IR检测含有-NH-CO-O-化学键。

(2)按配比将100份聚丙烯、18份改性硅灰石、10份三聚氰胺氰尿酸盐、5份马来酸酐接枝聚丙烯、1份硬脂酸钙、0.3份抗氧剂168、0.2份抗氧剂1010加入高速混合机中，混合均匀后采用双螺杆挤出机熔融共混，双螺杆挤出机的温度为200-250℃，螺杆转速为250r/min，所得熔体挤出至浸渍模头。

(3)将50份玻璃纤维连续喂入浸渍模头，利用熔体对玻璃纤维进行包覆，浸渍模头的温度为250-280℃，得到预浸带。

(4)预浸带经裁剪后按0°/90°方向铺层，热压复合，热压压力为8MPa，温度为170℃，时间为120min，得到板材。

实施例2

(1)向丙酮中加入20g L-赖氨酸三异氰酸酯、40g硅灰石粉和0.5g辛酸亚锡，在超声波频率40KHz、超声功率100W下反应4h，抽滤，水洗，烘干，粉碎，得到改性硅灰石。

(2)按配比将100份聚丙烯、20份改性硅灰石、10份三聚氰胺磷酸盐、10份马来酸酐接枝聚丙烯、1份聚乙烯蜡、0.3份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1076加入高速混合机中，混合均匀后采用双螺杆挤出机熔融共混，双螺杆挤出机的温度为200-250℃，螺杆转速为300r/min，所得熔体挤出至浸渍模头。

(3)将60份玻璃纤维连续喂入浸渍模头，利用熔体对玻璃纤维进行包覆，浸渍模头的温度为250-280℃，得到预浸带。

(4)预浸带经裁剪后按0°/90°方向铺层，热压复合，热压压力为8MPa，温度为180℃，时间为120min，得到板材。

实施例3

(1)向丙酮中加入25g L-赖氨酸三异氰酸酯、50g硅灰石粉和0.5g二月桂酸二丁基锡，在超声波频率40KHz、超声功率100W下反应5h，抽滤，水洗，烘干，粉碎，得到改性硅灰石。

(2)按配比将100份聚丙烯、15份改性硅灰石、10份三聚氰胺硼酸盐、10份马来酸酐接枝聚丙烯、1份聚乙烯蜡、0.3份抗氧剂16、0.2份抗氧剂1076加入高速混合机中，混合均匀后采用双螺杆挤出机熔融共混，双螺杆挤出机的温度为200-250℃，螺杆转速为350r/min，所得熔体挤出至浸渍模头。

(3)将50份玻璃纤维连续喂入浸渍模头，利用熔体对玻璃纤维进行包覆，浸渍模头的温度为250-280℃，得到预浸带。

(4)预浸带经裁剪后按0°/90°方向铺层，热压复合，热压压力为8MPa，温度为180℃，时间为150min，得到板材。

实施例4

重复实施例3，不同的是将实施例3中的三聚氰胺硼酸盐替换为等量的上述合成的三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺。

对比例1

重复实施例3，不同的是将实施例3中的改性硅灰石替换为等量的未经化学改性的硅灰石。

对比例2

重复实施例3，不同的是将实施例3中的三聚氰胺硼酸盐替换为等量的三聚氰胺。

上述实施例和对比例制备的板材厚度在5±0.1mm。

按照以下测试标准测试所制板材的力学性能和阻燃性能，结果见表1。

GB/T 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验》；

GB/T 1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定第1部分：总则》

表1板材的力学性能和阻燃性能

从表1可以得知，三(二甲氨基)氯硅烷改性三聚氰胺的制备与应用可以改善板材的阻燃性能，改性硅灰石的制备与应用可以改善板材的力学性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和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说明本发明的原理，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。