CN118166577A - 防火阻燃纸的配方及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了阻燃纸领域的防火阻燃纸的配方及其生产工艺，其原料包括原纸和浸渍组合物，原纸的表面涂布一层阻燃剂a，所述原纸的底面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂b，所述浸渍组合物包括按照数计的如下原料：复合热稳定剂、甘露醇、活性炭、聚醚二胺、聚氰胺、异氰酸酯、异氰酸酯、聚碳二亚胺，一种防火阻燃纸的生产工艺，包括以下步骤：步骤S1，原纸成型，步骤S2，原料制备，步骤S3，初次浸渍，步骤S4，二次浸渍，步骤S5，初次涂覆，步骤S6，二次涂覆，原纸的表面形成一层碳化层，该碳化层能够隔绝火焰，且能够离火自熄，能够应用于新能源、航空、航天、军工弹药、烟花爆竹、电子、电器、化工、化学、汽车配件产品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃纸技术领域，具体为防火阻燃纸的配方及其生产工艺。
背景技术
纸基材料具有易燃性，为满足特定场所需求，有必要对纸基材料进行阻燃处理，添加阻燃剂是提高纸张阻燃性能的主要途径，阻燃剂种类繁多，其中无机阻燃剂具有低烟、低毒、热稳定性好、效果持久等特点，近年得到迅速发展；
目前，阻燃纸中添加无机阻燃剂的方法主要有两种，一为涂布法，此法阻燃剂用量少，对纸张物理性能影响小，但不能赋予纸张内部阻燃性，阻燃效果不理想，二为浆内添加法，该法抄造简单，阻燃剂分布均匀，但阻燃剂的流失较为严重，普遍存在阻燃性能差的缺点，离火后不能实现马上熄灭，并且点燃后会存在滴落的现象，在新能源、航空、航天、军工弹药、烟花爆竹、电子、电器、化工、化学、汽车配件产品等领域中使用效果较差；
另外，现有的阻燃纸生产工艺通常只是在原纸的上下两面涂覆一层阻燃剂，之后烘干即可，该方式导致原纸本身不具备阻燃性能，在长时间的使用过程中，原纸外层的阻燃剂会受到外界环境因素而导致其阻燃性能变弱。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供防火阻燃纸的配方及其生产工艺，能有效的解决目前阻燃纸采用涂布法或浆内添加法而导致阻燃纸普遍存在阻燃性能差的缺点，离火后不能实现马上熄灭，并且点燃后会存在滴落的现象，在新能源、航空、航天、军工弹药、烟花爆竹、电子、电器、化工、化学、汽车配件产品等领域中使用效果较差，并且现有的阻燃纸生产工艺通常只是在原纸的上下两面涂覆一层阻燃剂，之后烘干即可，该方式导致原纸本身不具备阻燃性能，在长时间的使用过程中，原纸外层的阻燃剂会受到外界环境因素而导致其阻燃性能变弱的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：防火阻燃纸，其原料包括原纸和浸渍组合物，所述原纸的表面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂a，所述阻燃剂a包括按照重量份数计的如下原料：淀粉磷酸酯蜜胺盐30-40重量份、茶皂素5-10重量份、聚乳酸1-3重量份、乙烯基硅树脂3-10重量份、三氧化二锑10-18重量份、锑化钠5-7重量份、磷酸盐2-3重量份、瓜尔胶2-3重量份、聚己内酯7-9重量份，所述原纸的底面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂b，所述阻燃剂b包括按照重量份数计的如下原料：淀粉磷酸酯蜜胺盐38-50重量份、茶皂素6-9重量份、聚乳酸1-3重量份、乙烯基硅树脂2-8重量份、三氧化二锑18-24重量份、锑化钠5-7重量份、磷酸盐2-3重量份、瓜尔胶2-3重量份、聚己内酯7-9重量份，所述浸渍组合物包括按照重量份数计的如下原料：复合热稳定剂0.8-1.5重量份、甘露醇6-12重量份、活性炭2-3重量份、聚醚二胺4-12重量份、聚氰胺80-120重量份、异氰酸酯10-30重量份、异氰酸酯5-10重量份、聚碳二亚胺6-12重量份。
优选地，所述阻燃剂a还包括含有DOPO基团的石墨烯50-60重量份、分散剂5-10重量份，所述分散剂为丙烯酰胺基磺酸盐与羧酸盐的混合物，所述含有DOPO基团的石墨烯为石墨烯表面接枝有1个或多个DOPO基团，且含有DOPO基团的石墨烯的粒径小于200目。
优选地，所述阻燃剂b还包括含有DOPO基团的石墨烯60-80重量份、分散剂8-10重量份，所述分散剂为丙烯酰胺基磺酸盐与羧酸盐的混合物，所述含有DOPO基团的石墨烯为石墨烯表面接枝有1个或多个DOPO基团，且含有DOPO基团的石墨烯的粒径小于300目。
优选地，所述浸渍组合物还包括复合阻燃剂2-10重量份、复合型防火剂20-30重量份，所述复合阻燃剂为磷酸三甲苯酯、季戊四醇、硅酸钠、脲醛树脂、磷酸铵、碳酸氢钙粉末的混合物，所述复合型防火剂为二氧化锑、抑火剂、草酸、纳米高岭石、硅藻土、对苯二甲酯、氢氧化铝、水滑粉的混合物。
优选地，所述聚碳二亚胺在分子结构内含有亲水性链段，且聚碳二亚胺的平均聚合度为3.2以上。
优选地，所述原纸是由采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型。
一种防火阻燃纸的生产工艺，包括以下步骤：
步骤S1，原纸成型，步骤S2，原料制备，步骤S3，初次浸渍，步骤S4，二次浸渍，步骤S5，初次涂覆，步骤S6，二次涂覆；
其中上述步骤S1：采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型得到原纸，其中上述步骤S2：按照权利要求1-5任意一项所述防火阻燃纸中各组分的重量份数配置分别制得浸渍组合物、阻燃剂a及阻燃剂b，其中上述步骤S3：将浸渍组合物升温至150-200℃，把原纸放在浸渍组合物中进行第一次浸渍，浸泡2-3h后对原纸进行烘干，其中上述步骤S4：把原纸放在浸渍组合物中进行第二次浸渍，其中上述步骤S5：通过覆膜涂布机在原纸的表面均匀涂布一层阻燃剂a之后进行烘干，其中上述步骤S6：通过覆膜涂布机在原纸的底面均匀涂布一层阻燃剂b，之后进行烘干。
优选地，所述步骤S4中，待浸渍组合物冷却至80-100℃，把原纸放在浸渍组合物中进行第二次浸渍，浸泡1-2h后将浸渍组合物升温至120℃，继续浸泡0.5h-1h后对原纸进行烘干，之后在原纸的上表面与下表面均涂覆一层胶层。
优选地，所述步骤S1中，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，取金属盐和pH调节剂完全溶解在水中作为反应液，将纸浆浸入在反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中，静置12-24h，之后将纸浆悬浮液置入成型器上进行抄纸，经压榨干燥后得到原纸。
优选地，待纸浆浸入至反应液后，在其中加入水溶性阻燃剂及稳定剂并进行初步搅拌，并缓慢将反应液升温至80-100℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、原纸通过浸渍的方式而赋予其阻燃性能，浸渍组合物包括复合热稳定剂、甘露醇、活性炭、聚醚二胺、聚氰胺、异氰酸酯、聚碳二亚胺，异氰酸酯和聚醚二胺及聚氰胺的协同作用能为原纸提供耐高温阻燃的性能，复合热稳定剂具有阻燃、抑烟的作用，并通过在原纸的表面均匀涂布一层阻燃剂a，阻燃剂a包括淀粉磷酸酯蜜胺盐、茶皂素、聚乳酸、乙烯基硅树脂、三氧化二锑、锑化钠、磷酸盐、瓜尔胶、聚己内酯，且在原纸的底面均匀涂布一层阻燃剂b，阻燃剂b包括淀粉磷酸酯蜜胺盐、茶皂素、聚乳酸、乙烯基硅树脂、三氧化二锑、锑化钠、磷酸盐、瓜尔胶、聚己内酯，阻燃剂a与阻燃剂b由于添加有三氧化二锑和锑化钠，因此在烘干后会在原纸的表面形成一层碳化层，该碳化层能够隔绝火焰，且能够离火自熄；
2、在步骤S1中原纸的制作过程，原纸是采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型，能够更进一步地提高阻燃纸的阻燃性能，并经步骤S3及步骤S4的初次浸渍与二次浸渍，能够使改性植物纤维具备更强的阻燃性能，能够应用于新能源、航空、航天、军工弹药、烟花爆竹、电子、电器、化工、化学、汽车配件产品等领域。
附图说明
图1为本发明防火阻燃纸的配方及其生产工艺的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供了防火阻燃纸，其原料包括原纸和浸渍组合物，所述原纸是由采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型，所述原纸的表面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂a，所述阻燃剂a包括按照重量份数计的如下原料：淀粉磷酸酯蜜胺盐30-40重量份、茶皂素5-10重量份、聚乳酸1-3重量份、乙烯基硅树脂3-10重量份、三氧化二锑10-18重量份、锑化钠5-7重量份、磷酸盐2-3重量份、瓜尔胶2-3重量份、聚己内酯7-9重量份，所述阻燃剂a还包括含有DOPO基团的石墨烯50-60重量份、分散剂5-10重量份，所述分散剂为丙烯酰胺基磺酸盐与羧酸盐的混合物，所述含有DOPO基团的石墨烯为石墨烯表面接枝有1个或多个DOPO基团，且含有DOPO基团的石墨烯的粒径小于200目，所述原纸的底面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂b，所述阻燃剂b包括按照重量份数计的如下原料：淀粉磷酸酯蜜胺盐38-50重量份、茶皂素6-9重量份、聚乳酸1-3重量份、乙烯基硅树脂2-8重量份、三氧化二锑18-24重量份、锑化钠5-7重量份、磷酸盐2-3重量份、瓜尔胶2-3重量份、聚己内酯7-9重量份，所述阻燃剂b还包括含有DOPO基团的石墨烯60-80重量份、分散剂8-10重量份，所述分散剂为丙烯酰胺基磺酸盐与羧酸盐的混合物，所述含有DOPO基团的石墨烯为石墨烯表面接枝有1个或多个DOPO基团，且含有DOPO基团的石墨烯的粒径小于300目，所述浸渍组合物包括按照重量份数计的如下原料：复合热稳定剂0.8-1.5重量份、甘露醇6-12重量份、活性炭2-3重量份、聚醚二胺4-12重量份、聚氰胺80-120重量份、异氰酸酯10-30重量份、异氰酸酯5-10重量份、聚碳二亚胺6-12重量份，所述浸渍组合物还包括复合阻燃剂2-10重量份、复合型防火剂20-30重量份，所述复合阻燃剂为磷酸三甲苯酯、季戊四醇、硅酸钠、脲醛树脂、磷酸铵、碳酸氢钙粉末的混合物，所述复合型防火剂为二氧化锑、抑火剂、草酸、纳米高岭石、硅藻土、对苯二甲酯、氢氧化铝、水滑粉的混合物，所述聚碳二亚胺在分子结构内含有亲水性链段，且聚碳二亚胺的平均聚合度为3.2以上。
如图1所示，一种防火阻燃纸的生产工艺，包括以下步骤：
步骤S1，原纸成型，步骤S2，原料制备，步骤S3，初次浸渍，步骤S4，二次浸渍，步骤S5，初次涂覆，步骤S6，二次涂覆；
其中上述步骤S1：采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型得到原纸，具体步骤如下，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，取金属盐和pH调节剂完全溶解在水中作为反应液，将纸浆浸入在反应液中，待纸浆浸入至反应液后，在其中加入水溶性阻燃剂及稳定剂并进行初步搅拌，并缓慢将反应液升温至80-100℃，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中，静置12-24h，之后将纸浆悬浮液置入成型器上进行抄纸，经压榨干燥后得到原纸，其中上述步骤S2：按照上述各组分的重量份数配置分别制得浸渍组合物、阻燃剂a及阻燃剂b，其中上述步骤S3：将浸渍组合物升温至150-200℃，把原纸放在浸渍组合物中进行第一次浸渍，浸泡2-3h后对原纸进行烘干，其中上述步骤S4：把原纸放在浸渍组合物中进行第二次浸渍，待浸渍组合物冷却至80-100℃，把原纸放在浸渍组合物中进行第二次浸渍，浸泡1-2h后将浸渍组合物升温至120℃，继续浸泡0.5h-1h后对原纸进行烘干，之后在原纸的上表面与下表面均涂覆一层胶层，其中上述步骤S5：通过覆膜涂布机在原纸的表面均匀涂布一层阻燃剂a之后进行烘干，其中上述步骤S6：通过覆膜涂布机在原纸的底面均匀涂布一层阻燃剂b，之后进行烘干。
表1为防火阻燃纸垂直燃烧的测试结果：
表1表2为判定条件：
表2表3为防火阻燃纸的测试结论：
| 序号 | 测试项目 | 测试方法 | 结果 | 结论 |
| 1 | 垂直燃烧 | UL94-2023第8节 | V-0 | 合格 |
表3
与传统技术相比：
1、原纸通过浸渍的方式而赋予其阻燃性能，浸渍组合物包括复合热稳定剂、甘露醇、活性炭、聚醚二胺、聚氰胺、异氰酸酯、聚碳二亚胺，异氰酸酯和聚醚二胺及聚氰胺的协同作用能为原纸提供耐高温阻燃的性能，复合热稳定剂具有阻燃、抑烟的作用，并通过在原纸的表面均匀涂布一层阻燃剂a，阻燃剂a包括淀粉磷酸酯蜜胺盐、茶皂素、聚乳酸、乙烯基硅树脂、三氧化二锑、锑化钠、磷酸盐、瓜尔胶、聚己内酯，且在原纸的底面均匀涂布一层阻燃剂b，阻燃剂b包括淀粉磷酸酯蜜胺盐、茶皂素、聚乳酸、乙烯基硅树脂、三氧化二锑、锑化钠、磷酸盐、瓜尔胶、聚己内酯，阻燃剂a与阻燃剂b由于添加有三氧化二锑和锑化钠，因此在烘干后会在原纸的表面形成一层碳化层，该碳化层能够隔绝火焰，且能够离火自熄；
2、在步骤S1中原纸的制作过程，原纸是采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型，能够更进一步地提高阻燃纸的阻燃性能，并经步骤S3及步骤S4的初次浸渍与二次浸渍，能够使改性植物纤维具备更强的阻燃性能，能够应用于新能源、航空、航天、军工弹药、烟花爆竹、电子、电器、化工、化学、汽车配件产品等领域，且生产工艺无污水产生。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.防火阻燃纸，其特征在于，其原料包括原纸和浸渍组合物，所述原纸的表面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂a，所述阻燃剂a包括按照重量份数计的如下原料：淀粉磷酸酯蜜胺盐30-40重量份、茶皂素5-10重量份、聚乳酸1-3重量份、乙烯基硅树脂3-10重量份、三氧化二锑10-18重量份、锑化钠5-7重量份、磷酸盐2-3重量份、瓜尔胶2-3重量份、聚己内酯7-9重量份，所述原纸的底面通过覆膜涂布机均匀涂布一层阻燃剂b，所述阻燃剂b包括按照重量份数计的如下原料：淀粉磷酸酯蜜胺盐38-50重量份、茶皂素6-9重量份、聚乳酸1-3重量份、乙烯基硅树脂2-8重量份、三氧化二锑18-24重量份、锑化钠5-7重量份、磷酸盐2-3重量份、瓜尔胶2-3重量份、聚己内酯7-9重量份，所述浸渍组合物包括按照重量份数计的如下原料：复合热稳定剂0.8-1.5重量份、甘露醇6-12重量份、活性炭2-3重量份、聚醚二胺4-12重量份、聚氰胺80-120重量份、异氰酸酯10-30重量份、异氰酸酯5-10重量份、聚碳二亚胺6-12重量份。
2.根据权利要求1所述的防火阻燃纸，其特征在于，所述阻燃剂a还包括含有DOPO基团的石墨烯50-60重量份、分散剂5-10重量份，所述分散剂为丙烯酰胺基磺酸盐与羧酸盐的混合物，所述含有DOPO基团的石墨烯为石墨烯表面接枝有1个或多个DOPO基团，且含有DOPO基团的石墨烯的粒径小于200目。
3.根据权利要求1所述的防火阻燃纸，其特征在于，所述阻燃剂b还包括含有DOPO基团的石墨烯60-80重量份、分散剂8-10重量份，所述分散剂为丙烯酰胺基磺酸盐与羧酸盐的混合物，所述含有DOPO基团的石墨烯为石墨烯表面接枝有1个或多个DOPO基团，且含有DOPO基团的石墨烯的粒径小于300目。
4.根据权利要求1所述的防火阻燃纸，其特征在于，所述浸渍组合物还包括复合阻燃剂2-10重量份、复合型防火剂20-30重量份，所述复合阻燃剂为磷酸三甲苯酯、季戊四醇、硅酸钠、脲醛树脂、磷酸铵、碳酸氢钙粉末的混合物，所述复合型防火剂为二氧化锑、抑火剂、草酸、纳米高岭石、硅藻土、对苯二甲酯、氢氧化铝、水滑粉的混合物。
5.根据权利要求1所述的防火阻燃纸，其特征在于，所述聚碳二亚胺在分子结构内含有亲水性链段，且聚碳二亚胺的平均聚合度为3.2以上。
6.根据权利要求1所述的防火阻燃纸，其特征在于，所述原纸是由采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型。
7.一种防火阻燃纸的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，原纸成型，步骤S2，原料制备，步骤S3，初次浸渍，步骤S4，二次浸渍，步骤S5，初次涂覆，步骤S6，二次涂覆；
其中上述步骤S1：采用分子自组装法对植物纤维进行阻燃改性后的改性植物纤维经压榨干燥成型得到原纸，其中上述步骤S2：按照权利要求1-5任意一项所述防火阻燃纸中各组分的重量份数配置分别制得浸渍组合物、阻燃剂a及阻燃剂b，其中上述步骤S3：将浸渍组合物升温至150-200℃，把原纸放在浸渍组合物中进行第一次浸渍，浸泡2-3h后对原纸进行烘干，其中上述步骤S4：把原纸放在浸渍组合物中进行第二次浸渍，其中上述步骤S5：通过覆膜涂布机在原纸的表面均匀涂布一层阻燃剂a之后进行烘干，其中上述步骤S6：通过覆膜涂布机在原纸的底面均匀涂布一层阻燃剂b，之后进行烘干。
8.根据权利要求7所述的一种防火阻燃纸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S4中，待浸渍组合物冷却至80-100℃，把原纸放在浸渍组合物中进行第二次浸渍，浸泡1-2h后将浸渍组合物升温至120℃，继续浸泡0.5h-1h后对原纸进行烘干，之后在原纸的上表面与下表面均涂覆一层胶层。
9.根据权利要求7所述的一种防火阻燃纸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，取金属盐和pH调节剂完全溶解在水中作为反应液，将纸浆浸入在反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中，静置12-24h，之后将纸浆悬浮液置入成型器上进行抄纸，经压榨干燥后得到原纸。
10.根据权利要求9所述的一种防火阻燃纸的生产工艺，其特征在于，待纸浆浸入至反应液后，在其中加入水溶性阻燃剂及稳定剂并进行初步搅拌，并缓慢将反应液升温至80-100℃。
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- 2024-04-22 CN CN202410485687.6A patent/CN118166577A/zh active Pending
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