技术领域
本发明涉及复合板材料技术领域，具体涉及一种高强轻质环保复合板材及其制备方法。
背景技术
现有的室内保温材料多用苯板，但其缺点是会释放有害气体、不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全性差、易燃烧、生态环保性差、施工难度大、工程成本较高、其资源有限且难以循环利用。从环保的角度来说，软木保温效果好，但是造价太高。
同时市场现有人造板大多为施加胶黏剂的产品，且其胶黏结通常为醛类有机胶黏剂，能够不断的向环境中释放甲醛、苯、氨等有毒气体，严重污染了环境，影响人们的身体健康。目前业界开发使用的环保型人造板通常采用增加负离子涂层的方式以抑制人造板中有毒气体的释放，这种方法可以在一定程度上缓解上述问题，却仍不能从根本上解决人造板产生有毒气体的缺陷，且用负离子固定有毒气体存在时间、接触面积、有效期等的限制，不能从根本上解决上述人造板污染环境的问题。另外，现有人造板功能单一，耐用性和耐久性较差，使用寿命短。
此外随着时间推移，人造板材内容易滋生虫子、蜈蚣等，非常不卫生，而且其会爬到住户的屋内，带来一定的困扰。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高强轻质环保复合板材，该高强轻质环保复合板材质量轻，其强度较高、防水耐磨，同时具有较好的杀菌防虫性能，材料无甲醛，无异味，环保；此外本发明的制备方法成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种高强轻质环保复合板材，包括以下重量份的原料：
聚酰胺纤维30-40份、可分散乳胶粉6-8份、包膜珍珠岩6-8份、植物纤维30-40份、杀菌防虫添加物5-7份、无机磷酸盐胶黏剂18-24份、防水剂2-4份、氧化硅1-3份、粘结助剂10-16份、阻燃添加剂10-12份、硬脂酸锌3-5份。
优选地，所述高强轻质环保复合板材包括以下重量份的原料：
聚酰胺纤维35份、可分散乳胶粉7份、包膜珍珠岩7份、植物纤维35份、杀菌防虫添加物6份、无机磷酸盐胶黏剂21份、防水剂3份、氧化硅2份、粘结助剂13份、阻燃添加剂11份、硬脂酸锌4份。
优选地，所述可分散胶粉为聚丙烯酸酯胶粉、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶粉和聚丁苯胶粉中的一种或几种。
优选地，所述包膜膨胀珍珠岩通过以下方式制得：取200目的膨胀珍珠岩，加入到包衣机中加热至220-230℃，并加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，其中膨胀珍珠岩与碳酸钙粉末的质量比为20:3；接着包衣机的一端喷洒蒸馏水将膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌20-40min，即得包膜膨胀珍珠岩；
所述植物纤维为废弃秸秆、松针、树皮按照重量比3:1:2组成的混合物；所述植物纤维的制备方法为：将农业秸秆、松针、树皮浸泡在温度为50℃，浓度为15％的稀盐酸溶液中3小时；取出后用清水冲洗20分钟，再浸泡在温度为45℃，浓度为18％的苛性钠溶液中3小时；取出后冲洗至其pH呈中性，得到植物纤维。
优选地，所述杀菌防虫添加物为防虫添加物和杀菌添加物按照重量比2:1组成的混合物；
所述杀菌防虫添加物为除虫聚酯、樟脑油按照3:2组成的混合物，所述杀菌剂为纳米氧化铜、纳米氧化锌按照重量比2:3组成的混合物。
优选地，所述防水剂为无机铝盐防水剂、脂肪酸及其盐类防水剂、有机硅类防水剂中的一种或者多种。
优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇和羧甲基纤维素按照重量比3:2组成的混合物。
优选地，所述阻燃添加剂为聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比2:3:1组成的混合物。
本发明还提供一种高强轻质环保复合板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将聚酰胺纤维、植物纤维加入高速搅拌机中搅拌，搅拌转速250-350r/min，搅拌20-30分钟，再混合硬脂酸锌、氧化硅送入高速搅拌机中，继续搅拌15-20分钟，得到混合物A；
步骤三，将可分散乳胶粉混合器重量5-7倍的去离子水，加入高速搅拌机中搅拌，再加入步骤二制备的混合物A、粘结助剂、无机磷酸盐胶黏剂加入高速搅拌机中，在温度为48-52℃下搅拌10-14分钟，搅拌转速250-350 r/min，再依次加入杀菌防虫添加物、包膜珍珠岩、防水剂、阻燃添加剂继续搅拌35-45分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B送入板材形状的模具中，送入热压成型机中，在温度为92-94℃、压力为350-450N/cm2下压制成型，自然冷却、阴凉处放置3-5天，得到发明的高强轻质环保复合板材。
优选地，所述高强轻质环保复合板材的制备步骤为：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将聚酰胺纤维、植物纤维加入高速搅拌机中搅拌，搅拌转速300r/min，搅拌25分钟，再混合硬脂酸锌、氧化硅送入高速搅拌机中，继续搅拌18分钟，得到混合物A；
步骤三，将可分散乳胶粉混合器重量6倍的去离子水，加入高速搅拌机中搅拌，再加入步骤二制备的混合物A、粘结助剂、无机磷酸盐胶黏剂加入高速搅拌机中，在温度为50℃下搅拌12分钟，搅拌转速300 r/min，再依次加入杀菌防虫添加物、包膜珍珠岩、防水剂、阻燃添加剂继续搅拌40分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B送入板材形状的模具中，送入热压成型机中，在温度为93℃、压力为400N/cm2下压制成型，自然冷却、阴凉处放置4天，得到发明的高强轻质环保复合板材。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种高强轻质环保复合板材采用了采用了聚酰胺纤维和植物纤维组合作为主体材料，其中聚酰胺纤维与其他原材料可以通过自身熔融粘结在一起，较少需要胶黏剂；而采用的植物纤维，其主要成分为废弃秸秆、松针、树皮，增加了农业废弃物的附加值和科技含量，实现了农业废弃物的小材大用、劣材优用，达到了节约资源，生态环保的效果，并且通过先酸洗再碱洗来达到使植物破碎完全，得到的更多的粗纤维。
（2）本发明的一种高强轻质环保复合板材添加的包膜膨胀珍珠岩，使每一个珍珠岩颗粒均处于包膜状态，胶膜自身耐水性高，阻碍了珍珠岩的吸潮性能，使得其容重适中、憎水性能好、耐酸碱耐盐、耐冻融、耐高温、隔音减震弹性好、隔热阻燃、烘锫无黑烟、高温高明火燃后无毒气，大大提高了发明的板材的性能。
（3）本发明的一种高强轻质环保复合板材添加的无机磷酸盐胶黏剂以及粘结剂一方面提供了较大的粘黏性，使得板材紧密结实、耐磨稳定，其机械强度和拉伸强度得到了很大的提高，另一方面二者成分安全环保，解决了人造板材产生有毒有害气体，污染环境的问题。
（4）本发明的一种高强轻质环保复合板材添加的了杀菌防虫添加，包含的杀菌剂主要为纳米氧化铜、纳米氧化锌，二者复合作用，大大提高了其杀菌效果，有效防止了板材表面发霉变黑的现象，添加的防虫剂主要为除虫聚酯、樟脑油，能有效的减少虫蛾等在保温板处产卵繁殖的机率，从而大大降低虫子的滋生率。
（5）本发明的一种高强轻质环保复合板材添加的阻燃剂，主要为聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝，通过有机阻燃剂和无机阻燃剂的混合使用，能使板材的阻燃性能更强，作用时间更长久。
（6）本发明的一种高强轻质环保复合板材质量轻，其强度较高、防水耐磨，同时具有较好的杀菌防虫性能，材料无甲醛，无异味，环保；此外本发明的制备方法成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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。
实施例1.
本实施例的一种高强轻质环保复合板材，包括以下重量份的原料：
聚酰胺纤维30份、可分散乳胶粉6份、包膜珍珠岩6份、植物纤维30份、杀菌防虫添加物5份、无机磷酸盐胶黏剂18份、防水剂2份、氧化硅1份、粘结助剂10份、阻燃添加剂10份、硬脂酸锌3份。
本实施例中的可分散胶粉为聚丙烯酸酯胶粉。
本实施例中的包膜膨胀珍珠岩通过以下方式制得：取200目的膨胀珍珠岩，加入到包衣机中加热至220℃，并加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，其中膨胀珍珠岩与碳酸钙粉末的质量比为20:3；接着包衣机的一端喷洒蒸馏水将膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌20-40min，即得包膜膨胀珍珠岩；
所述植物纤维为废弃秸秆、松针、树皮按照重量比3:1:2组成的混合物；所述植物纤维的制备方法为：将农业秸秆、松针、树皮浸泡在温度为50℃，浓度为15％的稀盐酸溶液中3小时；取出后用清水冲洗20分钟，再浸泡在温度为45℃，浓度为18％的苛性钠溶液中3小时；取出后冲洗至其pH呈中性，得到植物纤维。
本实施例中的杀菌防虫添加物为防虫添加物和杀菌添加物按照重量比2:1组成的混合物；
所述杀菌防虫添加物为除虫聚酯、樟脑油按照3:2组成的混合物，所述杀菌剂为纳米氧化铜、纳米氧化锌按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例中的防水剂为无机铝盐防水剂、脂肪酸及其盐类防水剂、有机硅类防水剂中的一种或者多种。
本实施例中的粘结剂为聚乙烯醇和羧甲基纤维素按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比2:3:1组成的混合物。
本实施例的一种高强轻质环保复合板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将聚酰胺纤维、植物纤维加入高速搅拌机中搅拌，搅拌转速250r/min，搅拌20分钟，再混合硬脂酸锌、氧化硅送入高速搅拌机中，继续搅拌15分钟，得到混合物A；
步骤三，将可分散乳胶粉混合器重量5倍的去离子水，加入高速搅拌机中搅拌，再加入步骤二制备的混合物A、粘结助剂、无机磷酸盐胶黏剂加入高速搅拌机中，在温度为48℃下搅拌10分钟，搅拌转速250r/min，再依次加入杀菌防虫添加物、包膜珍珠岩、防水剂、阻燃添加剂继续搅拌35分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B送入板材形状的模具中，送入热压成型机中，在温度为92℃、压力为350N/cm2下压制成型，自然冷却、阴凉处放置3天，得到发明的高强轻质环保复合板材。
实施例2.
本实施例的一种高强轻质环保复合板材，包括以下重量份的原料：
聚酰胺纤维40份、可分散乳胶粉8份、包膜珍珠岩8份、植物纤维40份、杀菌防虫添加物7份、无机磷酸盐胶黏剂24份、防水剂4份、氧化硅3份、粘结助剂16份、阻燃添加剂12份、硬脂酸锌5份。
本实施例中的可分散胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶粉。
本实施例中的包膜膨胀珍珠岩通过以下方式制得：取200目的膨胀珍珠岩，加入到包衣机中加热至230℃，并加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，其中膨胀珍珠岩与碳酸钙粉末的质量比为20:3；接着包衣机的一端喷洒蒸馏水将膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌40min，即得包膜膨胀珍珠岩；
所述植物纤维为废弃秸秆、松针、树皮按照重量比3:1:2组成的混合物；所述植物纤维的制备方法为：将农业秸秆、松针、树皮浸泡在温度为50℃，浓度为15％的稀盐酸溶液中3小时；取出后用清水冲洗20分钟，再浸泡在温度为45℃，浓度为18％的苛性钠溶液中3小时；取出后冲洗至其pH呈中性，得到植物纤维。
本实施例中的杀菌防虫添加物为防虫添加物和杀菌添加物按照重量比2:1组成的混合物；
所述杀菌防虫添加物为除虫聚酯、樟脑油按照3:2组成的混合物，所述杀菌剂为纳米氧化铜、纳米氧化锌按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例中的防水剂为无机铝盐防水剂、脂肪酸及其盐类防水剂、有机硅类防水剂中的一种或者多种。
本实施例中的粘结剂为聚乙烯醇和羧甲基纤维素按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比2:3:1组成的混合物。
本实施例的一种高强轻质环保复合板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将聚酰胺纤维、植物纤维加入高速搅拌机中搅拌，搅拌转速350r/min，搅拌30分钟，再混合硬脂酸锌、氧化硅送入高速搅拌机中，继续搅拌20分钟，得到混合物A；
步骤三，将可分散乳胶粉混合器重量7倍的去离子水，加入高速搅拌机中搅拌，再加入步骤二制备的混合物A、粘结助剂、无机磷酸盐胶黏剂加入高速搅拌机中，在温度为52℃下搅拌14分钟，搅拌转速350 r/min，再依次加入杀菌防虫添加物、包膜珍珠岩、防水剂、阻燃添加剂继续搅拌45分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B送入板材形状的模具中，送入热压成型机中，在温度为94℃、压力为450N/cm2下压制成型，自然冷却、阴凉处放置5天，得到发明的高强轻质环保复合板材。
实施例3.
本实施例的一种高强轻质环保复合板材，包括以下重量份的原料：
聚酰胺纤维35份、可分散乳胶粉7份、包膜珍珠岩7份、植物纤维35份、杀菌防虫添加物6份、无机磷酸盐胶黏剂21份、防水剂3份、氧化硅2份、粘结助剂13份、阻燃添加剂11份、硬脂酸锌4份。
本实施例中的可分散胶粉为聚丁苯胶粉。
本实施例中的包膜膨胀珍珠岩通过以下方式制得：取200目的膨胀珍珠岩，加入到包衣机中加热至225℃，并加入碳酸钙粉末，搅拌均匀，其中膨胀珍珠岩与碳酸钙粉末的质量比为20:3；接着包衣机的一端喷洒蒸馏水将膨胀珍珠岩浸湿，一端喷洒环氧树脂粉料，并不断搅拌30min，即得包膜膨胀珍珠岩；
所述植物纤维为废弃秸秆、松针、树皮按照重量比3:1:2组成的混合物；所述植物纤维的制备方法为：将农业秸秆、松针、树皮浸泡在温度为50℃，浓度为15％的稀盐酸溶液中3小时；取出后用清水冲洗20分钟，再浸泡在温度为45℃，浓度为18％的苛性钠溶液中3小时；取出后冲洗至其pH呈中性，得到植物纤维。
本实施例中的杀菌防虫添加物为防虫添加物和杀菌添加物按照重量比2:1组成的混合物；
所述杀菌防虫添加物为除虫聚酯、樟脑油按照3:2组成的混合物，所述杀菌剂为纳米氧化铜、纳米氧化锌按照重量比2:3组成的混合物。
本实施例中的防水剂为无机铝盐防水剂、脂肪酸及其盐类防水剂、有机硅类防水剂中的一种或者多种。
本实施例中的粘结剂为聚乙烯醇和羧甲基纤维素按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加剂为聚磷酸铵、氢氧化镁、氢氧化铝，按照重量比2:3:1组成的混合物。
本实施例的一种高强轻质环保复合板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量准备各组分原料；
步骤二，将聚酰胺纤维、植物纤维加入高速搅拌机中搅拌，搅拌转速300r/min，搅拌25分钟，再混合硬脂酸锌、氧化硅送入高速搅拌机中，继续搅拌18分钟，得到混合物A；
步骤三，将可分散乳胶粉混合器重量6倍的去离子水，加入高速搅拌机中搅拌，再加入步骤二制备的混合物A、粘结助剂、无机磷酸盐胶黏剂加入高速搅拌机中，在温度为50℃下搅拌12分钟，搅拌转速300 r/min，再依次加入杀菌防虫添加物、包膜珍珠岩、防水剂、阻燃添加剂继续搅拌40分钟，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B送入板材形状的模具中，送入热压成型机中，在温度为93℃、压力为400N/cm2下压制成型，自然冷却、阴凉处放置4天，得到发明的高强轻质环保复合板材。
以上各实施例制备的高强轻质环保复合板材的性能测试结果如下：
抗拉伸强度Mpa 防火性能 霉菌杀灭率% 实施例1 20.1 B1 89 实施例2 18.4 B1 91 实施例3 19.7 B1 90 对比例 12.3 B2 47
本发明的一种高强轻质环保复合板材质量轻，其强度较高、防水耐磨，同时具有较好的杀菌防虫性能，材料无甲醛，无异味，环保；此外本发明的制备方法成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。