一种阻燃高密度纤维板及其制备方法与流程

本发明属于人造板，具体涉及一种阻燃高密度纤维板及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，我国中、高密度纤维板业发展非常迅速，原来的硬质纤维板已逐渐被中、高密度纤维板所取代。中密度纤维板在我国是利用农业三剩物或者次小薪材等为主原材料，其主要成分是木质纤维、树脂胶等。经过热磨、干燥、施胶、铺装、热压、后处理、砂光后成型的一种代替原木的环保型家具建材替代品，其主要优点是相对原木价格低廉，容易加工，材质均匀，物理性能好，在添加石蜡等物品后能防水防潮。高密度纤维板以其优异的各项物理性能，兼容了中纤板的所有优点，广泛应用于室内外装潢，家具，办公、高档家私、音响、高级轿车内部装饰，还可用作计算机室抗静电地板、护墙板、防盗门、墙板、隔板等的制作材料。

2、目前，高密度纤维板采用的原料主要为木质纤维或秸秆纤维，属于易燃材料，在室内的大量应用会增加火灾隐患，并且该天然纤维材料未经处理，耐水性差，会导致纤维板的尺寸稳定性和耐候性不佳，同时会引起纤维板的力学性能不高等一系列问题。现有技术高密度纤维板使用的阻燃剂基本上都是化学阻燃剂，对阻燃中、高密度纤维板的阻燃性能制作和处理方法主要是采用：1)将阻燃剂配成溶液、乳液或悬浊液，对板面进行喷洒或将板浸入溶液中一定时间，这种处理方法会将阻燃剂溶液内的过量水引入板材，这样，会影响板的厚度均匀性，板吸水膨胀后，虽然可经热干燥回缩，但胀缩不可能一致，喷湿或浸泡可使板面内结合强度及光滑度受到破坏，给后续加工如油漆，贴面等带来负面影响；板经喷湿或浸泡后需要进一步对板材进行干燥处理，浪费热能；板经湿处理及烘干后可能会引起变形；2)将阻燃剂制成溶液或乳液或悬浊液后加入给中、高密度纤维板施加的胶粘剂内，此方法容易产生与胶混合不均的情况，从而导致阻燃剂与胶粘剂施加量不均，影响阻燃效果，同时阻燃剂的一些化学成分与胶粘剂可能会进行化学反应，对胶粘剂的性能带来负面影响。中国专利申请号为200910014777.2公开了一种中、高密度阻燃纤维板的制作方法，属于板材制作技术领域，该方法是将木材削片进行蒸煮软化后，通过螺旋卸料控制系统定量控制进入热磨机高速热磨，通过计量泵把由尿素、低聚磷酸盐、硼酸盐的混合溶液组成的阻燃剂混合物在高于热磨机压力的条件下向热磨机的磨室中喷射，使木纤维与阻燃剂混合物混合后喷射出木纤维，在热磨机的纤维喷出管道中对木纤维施加三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂，喷出的混合的木纤维经干燥、铺装成型后由热压机压板。但该方法对工艺操作要求高，制备出来的高密度纤维板可能阻燃性能不稳定。

3、因此，开发一种既改善高密度纤维板的阻燃性能同时不影响其尺寸稳定性和强度的方法具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃高密度纤维板及其制备方法，该高密度纤维板具有良好的阻燃性能，同时还具有尺寸稳定性好、强度高和耐候性好的特点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种阻燃高密度纤维板的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、预处理混合纤维的制备：将秸秆、废弃树枝、杂木洗净后干燥，粉碎，随后加入氢氧化钠溶液中浸渍，浸渍处理结束后，过滤，干燥，得到预处理混合纤维；

5、s2、改性混合纤维的制备：将步骤s1中得到的预处理混合纤维加入去离子水中，接着加入钛酸四丁酯和乙二胺，进行水热反应，反应完成后加入乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，进行搅拌反应，反应完成后过滤，将固体产物进行洗涤、干燥后加入甲苯中，接着加入dopo，在氮气条件下进行恒温反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥至含水率不大于5％，得到改性混合纤维；

6、s3、复合阻燃剂的制备：将碳纳米管加入浓硝酸中，超声分散后，在70-80℃下搅拌反应1-2h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，进行低温等离子体处理，得到预处理碳纳米管，将预处理碳纳米管加入edc/nhs水溶液中，调节ph至5-7，接着加入氨基磺酸胍，进行加热反应，反应完成后过滤、干燥，即得复合阻燃剂；

7、s4、施胶及纤维板的制备：将胶黏剂、轻质碳酸钙、硅酸钠、步骤s3中的复合阻燃剂混合均匀，加入到步骤s2中的改性混合纤维中，混合均匀，在热压机上经过铺装、预压和热压处理，成型后即得所述阻燃高密度纤维板。

8、优选的，步骤s1中所述秸秆为玉米秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种或几种；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3-6％；所述秸秆、废弃树枝、杂木的质量比为60-70:20-30:10-20。

9、优选的，步骤s1中所述浸渍温度为70-90℃，浸渍时间为1-2h。

10、优选的，步骤s2中所述预处理混合纤维、去离子水、钛酸四丁酯、乙二胺、乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液的质量比为100:700-900:20-30:30-40:80-120；所述乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液中乙烯基三乙氧基硅烷的质量浓度为5-8％；所述固体产物、甲苯、dopo的质量比为50:400-500:20-30。

11、优选的，步骤s2中所述水热反应的温度为100-120℃，时间为3-5h；所述搅拌反应的温度为60-80℃，时间为1-2h；所述恒温反应的温度为90-110℃，时间为4-6h。

12、优选的，步骤s3中所述低温等离子体处理工艺为：通入空气，在300w功率下处理5-10min。

13、优选的，步骤s3中所述edc/nhs水溶液中edc的浓度为50mm/l，nhs的浓度为50mm/l；所述预处理碳纳米管、氨基磺酸胍的质量比为20-30:10-20，所述加热反应的温度为60-70℃，时间为2-4h。

14、优选的，步骤s4中所述胶黏剂、轻质碳酸钙、硅酸钠、复合阻燃剂、改性混合纤维的质量比为100-120:3-5:4-8:10-15:40-60；所述胶黏剂为甲苯二异氰酸酯、聚丙烯酸中的一种或两种。

15、优选的，步骤s4中所述预压的温度为30-50℃，压力为3-5mpa，时间为30-50s；所述热压处理的温度为120-140℃，压力为4-6mpa，时间为1-2min。

16、本发明还保护一种所述方法制备得到的阻燃高密度纤维板。

17、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、(1)本发明提供的阻燃高密度纤维板的制备方法，先将秸秆、废弃树枝、杂木进行碱处理，一方面植物纤维原本致密的结构，可以合胶黏剂渗透入植物纤维内部，提高纤维与胶黏剂之间的粘接强度，另一方面可暴露纤维素结构，从而增加活性反应位点的数量，有利于后续反应；随后再通过水热反应使混合纤维表面包覆二氧化钛，提高纤维的耐老化性能和阻燃性，接着再加入乙烯基三乙氧基硅烷，可提高混合纤维的疏水性，同时也可将双键引入混合纤维上；然后再将其与dopo进行反应，dopo中的活性p-h键与混合纤维中的双键进行反应，将dopo接枝到混合纤维上，dopo热解生成的聚磷酸或偏磷酸衍生物能够加速炭层的形成，有效抑制氧气和热量的传输，从而提高高密度纤维板的阻燃性能，相比于直接混合，通过化学接枝的方法可提高dopo在纤维中的分散性，进而不影响高密度纤维板的力学性能。

19、(2)本发明提供的阻燃高密度纤维板的制备方法，加入的复合阻燃剂以碳纳米管为基体，碳纳米管具有耐热、传热和高温环境下高强度等特性，可以进一步提高高密度纤维板的阻燃，通过对碳纳米管进行酸氧化处理以及等离子体处理，使基表面羧基化，随后再将其与氨基磺酸胍进行反应，使碳纳米管表面接入氨基磺酸胍，氨基磺酸胍分子中含有大量的氮元素以及少量的硫元素，可进一步提高阻燃效率，与混合纤维上的dopo发挥协效阻燃作用，提高纤维板的阻燃性能。

20、(3)本发明提供的阻燃高密度纤维板，通过对植物纤维进行特殊处理，同时加入特定的复合阻燃剂，配合甲苯二异氰酸酯胶黏剂、轻质碳酸钙和硅酸钠，得到的纤维板粘结性能好，且具有良好的耐候性，粘力持久稳定，同时还具有良好的阻燃性和力学性能，满足行业的要求，具有较好的应用前景。