一种气凝胶涂覆板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种气凝胶涂覆板材及其制备方法。

背景技术

目前，木质阻燃防火板是采用阻燃剂液体浸泡方法、胶黏剂层添加阻燃剂方法制造，阻燃效果差、制造工艺复杂、化学阻燃剂的添加导致燃烧时烟气毒气超标、板材中游离醛释放问题无法解决等问题。特别木质板材燃烧时烟气毒气超标问题，是目前世界范围内的行业难题。

现有木质胶合板的导热系数为0.13-0.15，用途为内饰面板或木屋结构，保温隔热效果较差。

此外，现有吸音隔音板材以密度板、PVC发泡板、木质多层板等通过开槽打孔加工制作而成。该板材的工程施工工序复杂，需要隔音毡、木龙骨、吸音棉、吸音板四道施工工序，由于施工工序复杂造成人为的不可抗力施工质量问题，影响吸音隔音效果，同样，板材中游离醛释放问题无法解决。现有功能性板材只具备或防火、或保温、或吸音的单一功能。

综上所述，现有的板材存在着以上不足，亟待研发一种新型的板材及其制备方法。

发明内容

为此，本发明提供一种气凝胶涂覆板材及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种气凝胶涂覆板材的制备方法，所述方法包括以下步骤：

选取两块以上的木质整张单板或拼接单板；

在相邻贴合的所述单板或拼接单板的接触面上涂覆气凝胶混合浆料，将多块所述单板或拼接单板按照工艺要求进行铺板叠置，得到叠压板材；

将所述叠压板材预压成型、板材修整、板材腻修、热压成型、贴面成型，得到所述气凝胶涂覆板材；

其中，所述气凝胶混合浆料由以下组分制成：气凝胶浆料30-60％、胶黏剂20-50％、面粉10-30％、粘度增强剂3-5％；所述气凝胶混合浆料的粘度为300-30000cps；

其中，所述胶黏剂为白乳胶或PUR热熔胶，所述粘度增强剂为聚丙烯酰胺。

优选地，所述气凝胶混合浆料在单板或拼接单板的涂覆厚度为0.5-5mm。

优选地，所述单板或拼接单板在涂覆气凝胶混合浆料前，需在50-150℃烘干，水分含量控制在1-16％。

优选地，所述单板是利用杨木或桉木木材制成，所述木材的直径为15cm-50cm，弯曲度为0-10°；

所述单板或拼接单板的数量为3-13层。

优选地，所述预压成型的时间为0.5-3h，预压成型的压力为0.5-1.5MPa。

优选地，所述热压成型的时间为0.5-1h，热压成型的压力0.5-1.5MPa，热压成型的温度0-150℃，热压成型后，叠压板材的坯板水分含量为1-14％。

优选地，所述贴面成型过程中，气凝胶混合浆料涂覆厚度为0-5mm，贴面成型后的板材，在1-140℃进行烘干，贴面成型后板材的水分含量控制在1-12％。

优选地，所述贴面成型前，对板材上表面和下表面进行砂光，上表面和下表面的平整度为0-0.5mm。

优选地，所述气凝胶混合浆料固化后的密度为100-300kg/m

所述方法的制备气凝胶涂覆板材在如下任一中的应用，(1)制备木门产品；(2)制备墙板产品；(3)制备隔音产品，也属于本发明的保护范围。

本发明的气凝胶涂覆板材可广泛应用于以下领域：

1、木门系列：产品种类：木门面板(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)；门芯板(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)；

2、房产开发商系列：全屋整装、精装房交付：廊道墙板顶板(阻燃防火、保温隔热)、房屋内墙饰面板(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)、影视厅专用板(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)、厨房专用板(阻燃防火)、儿童房专用板(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)、地下室专用板(阻燃防火、防潮防霉)；

3、交通系列：飞机、高铁、动车、房车、客车、厢式货车、船舶(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)；

4、民宿、社区改造系列：木屋、山居、农家乐、社区改造全系列板材(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)；

5、大型公众场所系列：机场、高铁站、地铁站、动车站、客运站、会议中心、大礼堂、多功能厅、影剧院、博物馆、展览馆、图书馆、体育馆(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)；

6、酒店系列：走廊内墙板、房屋内饰板、大堂、宴会厅、会议厅、休闲娱乐厅、演艺大厅、酒吧、咖啡馆、KTV包房(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)；

7、专属场所系列：学校、医院、幼儿园、老年公寓、养老社区、音乐厅、录音室、演播室、排练厅、家庭影院、保龄球馆、法庭(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)、精密工业机房(阻燃防火、保温隔热、吸音隔音)、实验室(阻燃防火、保温隔热)。

本发明具有如下优点：

本发明的气凝胶涂覆板材制造工艺简单、依据GB8624-2012检测标准，本发明气凝胶涂覆板材燃烧性能达到B1(B-S1，d0，t0)，依据GB/T10294-2008检测标准，本发明气凝胶涂覆板材导热系数小于0.075W/(m.K)，依据GB/T20247-2006检测标准，本发明气凝胶涂覆板材吸声系数为0.82-0.085之间。与传统板材相比具有保温隔热和吸音隔音效果好，阻燃防火，绿色环保，节能降耗，表面免漆，花色任选，施工便捷，用途广泛等性能特点。

本发明的气凝胶涂覆板材采用气凝胶复合技术，以气凝胶特有的自然属性达到吸音隔音效果；本发明气凝胶涂覆板材导热系数可以达到0.075以内，保温性能提高50％左右；同时，因气凝胶具备吸附功能和包覆功能等特有的自然属性，使气凝胶多功能板材达到国际“NUAF无醛认证”标准。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，气凝胶浆料采用购买自深圳中凝科技有限公司生产的AG-S气凝胶浆料。

本实施例提供的气凝胶涂覆板材的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一、木材筛选

选取杨木或桉木等木材，该木材直径为15cm-50cm，弯曲度控制在0-10°，木材水分控制在30-50％。

步骤二、单板或拼接单板制备

单板旋切，整张单板规格尺寸为：长度1500-3500mm，宽度600-1500mm，厚度1-3mm。

三拼接单板和四拼单板，采用自动拼接机或手工拼接，拼接缝隙0-0.5mm，无重叠，无胶线脱落，拼缝垂直，四边整齐。

其中，三拼接单板规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度500-1200mm，厚度1-3cm；四拼接单板的规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度400-900mm，厚度1-30mm，尺寸公差+-0-0.5mm，水分15-20％。

单板或拼接单板烘干采用电加热、导热油加热或蒸汽加热法，加热温度控制在50-150℃，单板或拼接单板烘干后的水分控制在8-15％，烘干压平，将单板或拼接单板存放在湿度30-60RH环境中。

步骤三、叠压板材制备

采用大胶机铺板工艺或手工铺板工艺，选取多块整张单板或拼接单板，在整张单板或拼接单板的接触面上涂覆气凝胶混合浆料，每层单板或拼接单板采取纵横交错结构叠压放置，控制单板或拼接单板之间无漏胶点，无重叠，无缝隙，且保持四边整齐，叠压单板的数量为3-13层。其中，涂覆气凝胶混合浆料的厚度为0.5-5mm，得到叠压板材。

气凝胶混合浆料由以下质量百分数的原料制成：气凝胶浆料30％、胶黏剂40％、面粉25％、粘度增强剂5％，顺时针搅拌均匀，制备的气凝胶混合浆料的粘度为300-30000cps。其中，胶黏剂为白乳胶或PUR热熔胶；粘度增强剂为聚丙烯酰胺。

步骤四、预压成型

对叠压板材进行预压成型，预压成型时间为2h，预压压力1.0Mpa。

步骤五、板材修整及板材腻修

板材修整：采用裁、补法对板材进行修整，使板材表面结合紧密、平整、光滑。

板材腻修：采用气凝胶混合浆料对板材进行腻修，使得板材表面光洁平整无缺陷。

步骤五、热压成型

对腻修后的板材进行热压成型，热压成型的时间为1h，热压成型的压力1.0MPa，热压温度120℃，热压后板材的水分含量为12％。

步骤六、砂光

采用双面定厚砂光，砂带目数200目，表面平整度0.5mm。

步骤七、贴面成型

将气凝胶混合浆料涂覆在板材的上表面和下表面，并将贴面贴合到上表面和下表面，得到贴面成型的板材。

其中，贴面种类包括实木面皮饰面、HPL饰面、PVC饰面、PET饰面，PP饰面、三胺纸饰面、亚克力饰面、UV喷涂、大理石饰面、瓷砖饰面、布类饰面等。

步骤八、抛光

对贴面成型的板材进行抛光处理，其中，砂带目数为400目，贴面成型板材的表面平整度0.3mm，得到气凝胶涂覆板材成品，可用于木门的气凝胶涂覆板材的制备。

实施例1、用于木门的气凝胶涂覆板材的制备

本实施例提供的气凝胶涂覆板材的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一、木材筛选

选取杨木或桉木等木材，该木材直径为15cm-50cm，弯曲度控制在0-10°，木材水分控制在30-50％。

步骤二、单板或拼接单板制备

单板旋切，整张单板规格尺寸为：长度1500-3500mm，宽度600-1500mm，厚度1mm。

三拼接单板和四拼单板，采用自动拼接机或手工拼接，拼接缝隙0-0.5mm，无重叠，无胶线脱落，拼缝垂直，四边整齐。

其中，三拼接单板规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度500-1200mm，厚度1-3cm；四拼接单板的规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度400-900mm，厚度1mm，尺寸公差+-0-0.5mm，水分15-20％。

单板或拼接单板烘干采用电加热、导热油加热或蒸汽加热法，加热温度控制在50-150℃，单板或拼接单板烘干后的水分控制在8-15％，烘干压平，将单板或拼接单板存放在湿度30-60RH环境中。

步骤三、叠压板材制备

采用大胶机铺板工艺或手工铺板工艺，选取多块整张单板或拼接单板，在整张单板或拼接单板的接触面上涂覆气凝胶混合浆料，每层单板或拼接单板采取纵横交错结构叠压放置，控制单板或拼接单板之间无漏胶点，无重叠，无缝隙，且保持四边整齐，叠压单板的数量为11层。其中，涂覆气凝胶混合浆料的厚度为0.5-5mm，得到叠压板材。

气凝胶混合浆料由以下质量百分数的原料制成：气凝胶浆料30％、胶黏剂40％、面粉25％、粘度增强剂5％，顺时针搅拌均匀，制备的气凝胶混合浆料的粘度为300-30000cps。其中，胶黏剂为白乳胶或PUR热熔胶；粘度增强剂为聚丙烯酰胺。

步骤四、预压成型

对叠压板材进行预压成型，预压成型时间为2h，预压压力1.0Mpa。

步骤五、板材修整及板材腻修

板材修整：采用裁、补法对板材进行修整，使板材表面结合紧密、平整、光滑。

板材腻修：采用气凝胶混合浆料对板材进行腻修，使得板材表面光洁平整无缺陷。

步骤五、热压成型

对腻修后的板材进行热压成型，热压成型的时间为1h，热压成型的压力1.0MPa，热压温度120℃，热压后板材的水分含量为12％。

步骤六、砂光

采用双面定厚砂光，砂带目数200目，表面平整度0.5mm。

步骤七、贴面成型

将气凝胶混合浆料涂覆在板材的上表面和下表面，并将贴面贴合到上表面和下表面，得到贴面成型的板材。

其中，贴面种类包括实木面皮饰面、HPL饰面、PVC饰面、PET饰面，PP饰面、三胺纸饰面、亚克力饰面、UV喷涂、大理石饰面、瓷砖饰面、布类饰面等。

步骤八、抛光

对贴面成型的板材进行抛光处理，其中，砂带目数为400目，贴面成型板材的表面平整度0.3mm，得到气凝胶涂覆板材成品，可用于木门的气凝胶涂覆板材的制备。

实施例2、用于内墙装饰板的气凝胶涂覆板材的制备

本实施例提供的气凝胶涂覆板材的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一、木材筛选

选取杨木或桉木等木材，该木材直径为15cm-50cm，弯曲度控制在0-10°，木材水分控制在30-50％。

步骤二、单板或拼接单板制备

单板旋切，整张单板规格尺寸为：长度1500-3500mm，宽度600-1500mm，厚度2mm。

三拼接单板和四拼单板，采用自动拼接机或手工拼接，拼接缝隙0-0.5mm，无重叠，无胶线脱落，拼缝垂直，四边整齐。

其中，三拼接单板规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度500-1200mm，厚度10-30cm；四拼接单板的规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度400-900mm，厚度2mm，尺寸公差+-0-0.5mm，水分15-20％。

单板或拼接单板烘干采用电加热、导热油加热或蒸汽加热法，加热温度控制在50-150℃，单板或拼接单板烘干后的水分控制在8-15％，烘干压平，将单板或拼接单板存放在湿度30-60RH环境中。

步骤三、叠压板材制备

采用大胶机铺板工艺或手工铺板工艺，选取多块整张单板或拼接单板，在整张单板或拼接单板的接触面上涂覆气凝胶混合浆料，每层单板或拼接单板采取纵横交错结构叠压放置，控制单板或拼接单板之间无漏胶点，无重叠，无缝隙，且保持四边整齐，叠压单板的数量为9层。其中涂覆气凝胶混合浆料的厚度为0.5-5mm，得到叠压板材。

其中，气凝胶混合浆料由以下质量百分数的原料制成：气凝胶浆料35％、胶黏剂35％、面粉27％、粘度增强剂3％，顺时针搅拌均匀，制备的气凝胶混合浆料粘度为300-30000cps。其中，胶黏剂为白乳胶或PUR热熔胶，粘度增强剂为聚丙烯酰胺。

步骤四、预压成型

对叠压板材进行预压成型，预压成型时间为4h，预压压力1.5Mpa。

步骤五、板材修整及板材腻修

板材修整：采用裁、补法对板材进行修整，使板材表面结合紧密、平整、光滑。

板材腻修：采用气凝胶混合浆料对板材进行腻修，使得板材表面光洁平整无缺陷。

步骤五、热压成型

对腻修后的板材进行热压成型，热压成型的时间为1.5h，热压成型的压力1.5MPa，热压温度140℃，热压后板材的水分含量为12％。

步骤六、砂光

采用双面定厚砂光，砂带目数200目，表面平整度0.5mm。

步骤七、贴面成型

将气凝胶混合浆料涂覆在板材的上表面和下表面，并将贴面贴合到上表面和下表面，得到贴面成型的板材。

其中，贴面种类包括实木面皮饰面、HPL饰面、PVC饰面、PET饰面，PP饰面、三胺纸饰面、亚克力饰面、UV喷涂、大理石饰面、瓷砖饰面、布类饰面等。

步骤八、抛光

对贴面成型的板材进行抛光处理，其中，砂带目数为400目，贴面成型板材的表面平整度为0.3mm，得到气凝胶涂覆板材成品，用于内墙装饰板的气凝胶涂覆板材的制备。

实施例3、用于隔音板的气凝胶涂覆板材的制备

本实施例提供的气凝胶涂覆板材的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一、木材筛选

选取杨木或桉木等木材，该木材直径为15cm-50cm，弯曲度控制在0-10°，木材水分控制在30-50％。

步骤二、单板或拼接单板制备

单板旋切，整张单板规格尺寸为：长度1500-3500mm，宽度600-1500mm，厚度3mm。

三拼接单板和四拼单板，采用自动拼接机或手工拼接，拼接缝隙0-0.5mm，无重叠，无胶线脱落，拼缝垂直，四边整齐。

其中，三拼接单板规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度500-1200mm，厚度10-30cm；四拼接单板的规格尺寸为：长度600-1500cm，宽度400-900mm，厚度3mm，尺寸公差+-0-0.5mm，水分15-20％。

单板或拼接单板烘干采用电加热、导热油加热或蒸汽加热法，加热温度控制在50-150℃，单板或拼接单板烘干后的水分控制在8-15％，烘干压平，将单板或拼接单板存放在湿度30-60RH环境中。

步骤三、叠压板材制备

采用大胶机铺板工艺或手工铺板工艺，选取多块整张单板或拼接单板，在整张单板或拼接单板的接触面上涂覆气凝胶混合浆料，每层单板或拼接单板采取纵横交错结构叠压放置，控制单板或拼接单板之间无漏胶点，无重叠，无缝隙，且保持四边整齐，叠压单板的数量为7层。其中涂覆气凝胶混合浆料的厚度为0.5-5mm，得到叠压板材。

气凝胶混合浆料由以下质量百分数的原料制成：气凝胶浆料55％、胶黏剂25％、面粉15％、粘度增强剂5％，顺时针搅拌均匀，气凝胶混合浆料粘度为300-30000cps。胶黏剂为白乳胶或PUR热熔胶；粘度增强剂为聚丙烯酰胺。

步骤四、预压成型

对叠压板材进行预压成型，预压成型时间为3h，预压压力1.5Mpa。

步骤五、板材修整及板材腻修

板材修整：采用裁、补法对板材进行修整，使板材表面结合紧密、平整、光滑。

板材腻修：采用气凝胶混合浆料对板材进行腻修，使得板材表面光洁平整无缺陷。

步骤五、热压成型

对腻修后的板材进行热压成型，热压成型的时间为1h，热压成型的压力0.8MPa，热压温度120℃，热压后板材的水分含量为12％。

步骤六、砂光

采用双面定厚砂光，砂带目数200目，表面平整度0.5mm。

步骤七、贴面成型

将气凝胶混合浆料涂覆在板材的上表面和下表面，并将贴面贴合到上表面和下表面，得到贴面成型的板材。

其中，贴面种类包括实木面皮饰面、HPL饰面、PVC饰面、PET饰面，PP饰面、三胺纸饰面、亚克力饰面、UV喷涂、大理石饰面、瓷砖饰面、布类饰面等。

步骤八、抛光

对贴面成型的板材进行抛光处理，其中，砂带目数为400目，贴面成型板材的表面平整度为0.3mm，得到气凝胶涂覆板材成品，用于隔音板的气凝胶涂覆板材的制备。

本发明实施例1至实施例3中，气凝胶混合浆料的添加量为65kg/立方米，气凝胶混合浆料固化后：密度150kg/m

本发明实施例1至实施例3中，气凝胶混合浆料中的面粉为小麦面粉。

试验实施例

现有板材的制备过程为：木材筛选-单板旋切-单板分级-单板晾晒-单板拼接-铺板-预压成型-修板-原子灰腻修-热压成型-砂光-脲醛树脂胶-贴面-抛光-成品。

现有板材1：按照现有板材的制备方法，制备用于木门的气凝胶涂覆板材，板材的厚度与实施例1板材厚度相同，其与实施例1的区别在于，其制备的过程中采用原子灰及脲醛树脂胶，其他制备原料一样，制备具体条件不同。

现有板材2：按照现有板材的制备方法，制备用于内墙装饰板的气凝胶涂覆板材，板材的厚度与实施例2板材厚度相同，其与实施例2的区别在于，其制备的过程中采用原子灰及脲醛树脂胶，其他制备原料一样，制备具体条件不同。

现有板材3：按照现有板材的制备方法，制备用于隔音板的气凝胶涂覆板材的制备，板材的厚度与实施例3板材厚度相同，其与实施例3的区别在于，其制备的过程中采用原子灰及脲醛树脂胶，其他制备原料一样，制备具体条件不同。

现有板材制备过程中，原子灰是由环氧树脂、颜料、滑石粉填料、固化剂(过氧化苯甲酰)组成，可以按照常规方法制备，原子主要用于腻修板面缺陷，使板面平整光洁。

本发明实施1至实施例3制备的板材与现有板材性能比较，如表1所示。

表1

由表1的数据可知，本发明的实施例1至实施例3制备的气凝胶涂覆板材具有更高的弯曲强度、拉伸强度、剪切强度以及压缩强度。

表2

由表2的数据可知，本发明的实施例1至实施例3制备的气凝胶涂覆板材具有较低的导热系数，以及较高的吸声系数。气凝胶涂覆板材在B1-B-S1燃烧条件下，烟气毒气排放达到t0标准，作为木质板材，攻克了世界难题。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。