本發(fā)明涉及塑料板材，具體為一種共擠發(fā)泡板及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，世界對(duì)能量的需求不停的增加，能源的緊缺現(xiàn)在已經(jīng)成為需要全球來(lái)解決的共同問題，節(jié)能減排也成為了全球性研究的問題。建筑能源消耗，工業(yè)能源消耗和運(yùn)輸能源消耗列為三大能源消費(fèi)領(lǐng)域溫室氣體排放源。因?yàn)榻ㄖ锏谋馗魺嵝阅芷毡槠?，取暖消耗偏高，不僅對(duì)環(huán)境有污染，而且增加了能量的消耗。因此，必須大力推行建筑節(jié)能，建筑物外墻保溫就是一種非常有效的節(jié)約能量的方式。
2、目前，聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯硬質(zhì)泡沫體等是普遍采用的隔熱保溫材料。聚氨酯硬質(zhì)泡沫體以其質(zhì)輕、導(dǎo)熱率低的優(yōu)點(diǎn)占據(jù)很大的市場(chǎng)份額。聚氨酯硬泡體在能夠保持溫度的同時(shí)，還具備防水的功能，是一種新型合成材料，其導(dǎo)熱系數(shù)僅0.018~0.023w/(m·k)，導(dǎo)熱系數(shù)是目前所有用于保溫的材料中最低的。同時(shí)聚氨酯泡沫，具有良好的吸水性，優(yōu)異的耐冷熱性能，使用壽命也最長(zhǎng)。所以聚氨酯泡沫當(dāng)之無(wú)愧作為保溫墻體材料的巨頭。但其致命的缺點(diǎn)是極易燃燒，防火安全性能極差，據(jù)報(bào)道各地多次發(fā)生的火災(zāi)事故均因其被引燃，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡。各大火災(zāi)發(fā)生之后，對(duì)聚氨酯泡沫的各種增強(qiáng)改性研究受到大量關(guān)注，人們希望通過(guò)對(duì)其進(jìn)行改性來(lái)提升其防火性能，這樣就能夠更加安全的被使用到建材中。
3、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電子設(shè)備和電器產(chǎn)品越來(lái)越普及，給人們的日常生活帶來(lái)了極大的便利。但是，電子設(shè)備和電器產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交相反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生電磁波。電磁波無(wú)色無(wú)味，無(wú)處不在，具有強(qiáng)大的穿透力。當(dāng)一定空間由電磁波產(chǎn)生的電磁輻射超過(guò)一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)形成電磁污染。電磁波輻射對(duì)人體主要有如下危害：導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂，誘導(dǎo)細(xì)胞變異，造成白內(nèi)障，使視力衰退甚至完全喪失，對(duì)心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)產(chǎn)生損害等。電磁污染不僅會(huì)直接對(duì)人體健康產(chǎn)生損害，也會(huì)影響電子設(shè)備的正常工作，進(jìn)一步影響人們的正常生活。電磁輻射能使正常運(yùn)行的電子儀器和精密設(shè)備失靈，會(huì)對(duì)通訊信號(hào)造成干擾和破壞。例如，列車在行駛過(guò)程中，所接收的信號(hào)被電磁波干擾時(shí)，就可能會(huì)偏離軌道，危害人們的生命財(cái)產(chǎn)。為了減少電磁污染，我們必須將電磁輻射強(qiáng)度限制在一定空間內(nèi)或是將電磁輻射強(qiáng)度降低到可承受的范圍。此外，電磁屏蔽材料是應(yīng)對(duì)電磁污染的有效措施。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種共擠發(fā)泡板及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種共擠發(fā)泡板，所述共擠發(fā)泡板包括聚氨酯母粒、阻燃交聯(lián)劑、改性磁性竹炭粉末與助劑共混發(fā)泡擠出的發(fā)泡芯層和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)改性擠出的不發(fā)泡表層；
4、所述聚氨酯母粒是將二苯基甲烷二異氰酸酯與聚碳酸酯二元醇、端羥基含氫硅油、一縮二乙二醇、乙醇進(jìn)行反應(yīng)后造粒制得；
5、所述阻燃交聯(lián)劑是將六氯環(huán)三磷腈與2-烯丙基苯酚鈉、苯酚鈉進(jìn)行反應(yīng)制得；
6、所述改性磁性竹炭粉末是將竹粉經(jīng)二次碳化、負(fù)載鐵氧化合物、硅烷偶聯(lián)劑改性制得；
7、所述不發(fā)泡表層是將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯與多苯基多亞甲基多異氰酸酯、乙烯-甲基丙烯酸鈉離聚物共混擠出制得。
8、作為優(yōu)化，所述聚碳酸酯二元醇型號(hào)為pcdl-5650e，分子量為500。
9、作為優(yōu)化，所述端羥基含氫硅油重均分子量為2500，含氫量0.5%。
10、作為優(yōu)化，所述竹粉原料為毛竹，粒徑為100目。
11、作為優(yōu)化，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯型號(hào)為ep150，購(gòu)自江蘇盈九新材料科技有限公司。
12、作為優(yōu)化，所述多苯基多亞甲基多異氰酸酯型號(hào)為萬(wàn)華pm-200。
13、作為優(yōu)化，所述乙烯-甲基丙烯酸鈉離聚物型號(hào)為surlyn?8320。
14、一種共擠發(fā)泡板的制備方法，包括以下制備步驟：
15、（1）按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，稱取10~15份二苯基甲烷二異氰酸酯，在氮?dú)夥諊拢?0~70℃加熱至熔化，按3~5滴每秒滴加0.5~0.8份二月桂酸二丁基錫，300~400r/min攪拌20~30min，加入6.99~10.79份聚碳酸酯二元醇、34.96~53.94份端羥基含氫硅油，在60~70℃，300~400r/min反應(yīng)2.5~3h，取樣確認(rèn)完全反應(yīng)后，按3~5滴每秒滴加1.36~1.91份一縮二乙二醇，在65~75℃，300~400r/min反應(yīng)3~4h，取樣確認(rèn)完全反應(yīng)后，加入0.09~0.13份無(wú)水乙醇，在65~75℃，350~450r/min回流反應(yīng)2~3h，取樣確認(rèn)無(wú)游離異氰酸酯基后，80℃加熱1~2h蒸發(fā)出多余乙醇，通入單螺桿擠出機(jī)，造粒，制得聚氨酯母粒；
16、（2）將竹粉超聲波震蕩清洗2~3h，在60~70℃干燥3~4h，在體積比1:2的乙醇/甲苯混合溶液中按料液比1:(3~4)浸泡10~14h，5000~6000rpm離心10~12min，將沉淀在60~70℃真空干燥4~5h，加入管式爐中，在氮?dú)夥諊?，?℃/min的升溫速率升溫至1000℃煅燒1h，自然冷卻至200℃，開啟管式爐外蓋，加速冷卻至室溫，過(guò)40目篩，制得竹炭粉末；
17、（3）將竹炭粉末按料液比1:(4~5)加入鐵鹽溶液中浸泡2~3h，5000~6000rpm離心10~12min，將沉淀在60~70℃真空干燥4~5h，按料液比1:(4~5)浸入10wt%的氫氧化鈉溶液中，浸泡2~3h，抽濾，用純水洗滌3~4次，在70~80℃真空干燥10~12h，加入管式爐中，在氮?dú)夥諊?，?℃/min的升溫速率升溫至700℃煅燒2h，自然冷卻至200℃，開啟管式爐外蓋，加速冷卻至室溫，加入高速粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)150~200目篩，制得二次碳化磁性竹炭粉末；
18、（4）按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將1份二次碳化磁性竹炭粉末分散在9~12份甲苯中，在室溫下，超聲分散30~40min，加入0.5~0.6份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，超聲3~5min，在水浴70~80℃，200~300r/min回流反應(yīng)6~8h，抽濾，用無(wú)水乙醇和純水交替洗滌3~5次，在50~60℃真空干燥6~8h，制得改性磁性竹炭粉末；
19、（5）按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在氮?dú)夥諊?，?4.8份六氯環(huán)三磷腈、90~100份無(wú)水四氫呋喃混合，200~300r/min攪拌至溶解，加入46.85份2-烯丙基苯酚鈉，在70~80℃回流反應(yīng)6~8h，再加入40.63份苯酚鈉，繼續(xù)回流反應(yīng)20~24h，自然冷卻至室溫，抽濾，將濾液減壓蒸餾除去四氫呋喃，加入70~80份二氯甲烷，室溫下200~300r/min攪拌至溶解，用5wt%氯化鈉溶液和純水交替洗滌至中性，加入15~20份無(wú)水硫酸鎂干燥10~12h，抽濾，濾液減壓蒸餾，制得阻燃交聯(lián)劑；
20、（6）按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將70份聚氨酯母粒、15份阻燃交聯(lián)劑、15份改性磁性竹炭粉末、0.5份氯鉑酸、2份固化劑在高速混合機(jī)中混合均勻，加入超臨界微孔發(fā)泡雙階擠出機(jī)中作為發(fā)泡芯層擠出，通入8~11mpa的二氧化碳，雙螺桿溫度設(shè)置為220~240℃，轉(zhuǎn)速50~60rpm，單螺桿溫度設(shè)置為190~210℃，轉(zhuǎn)速50~60rpm，將30~40份聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、0.43~0.57份多苯基多亞甲基多異氰酸酯、0.37~0.49份乙烯-甲基丙烯酸鈉離聚物，在高速混合機(jī)中混合均勻，加入雙螺桿擠出機(jī)中作為不發(fā)泡表層擠出，加工溫度設(shè)置為250~280℃，轉(zhuǎn)速為50~60rpm，發(fā)泡芯層與不發(fā)泡表層共擠出，經(jīng)過(guò)成型、牽拉、切割，制得共擠發(fā)泡板。
21、作為優(yōu)化，步驟（3）所述鐵鹽溶液是0.9mol/l氯化鐵和0.45mol/l氯化亞鐵的混合溶液。
22、作為優(yōu)化，步驟（6）所述固化劑為過(guò)氧化甲乙酮。
23、作為優(yōu)化，步驟（6）所述發(fā)泡芯層與不發(fā)泡表層共擠出可以是以任意層數(shù)與層厚進(jìn)行組合。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：
25、本發(fā)明在制備共擠發(fā)泡板時(shí)，先將二苯基甲烷二異氰酸酯與聚碳酸酯二元醇、端羥基含氫硅油、一縮二乙二醇、乙醇反應(yīng)制備聚氨酯母粒；將竹粉經(jīng)二次碳化、負(fù)載鐵氧化合物、硅烷偶聯(lián)劑改性制得改性磁性竹炭粉末；將六氯環(huán)三磷腈與2-烯丙基苯酚鈉、苯酚鈉反應(yīng)制得阻燃交聯(lián)劑；將聚氨酯母粒與改性磁性竹炭粉末、阻燃交聯(lián)劑共混后利用超臨界二氧化碳進(jìn)行擠出發(fā)泡作為發(fā)泡芯層并與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)改性擠出的不發(fā)泡表層共擠出制得共擠發(fā)泡板。
26、首先，二苯基甲烷二異氰酸酯在催化劑二月桂酸二丁基錫的作用下與聚碳酸酯二元醇、端羥基含氫硅油、一縮二乙二醇、乙醇進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯，其中端羥基含氫硅油含有硅氫鍵，后續(xù)發(fā)泡擠出時(shí)在氯鉑酸的催化下與其他組分的碳碳雙鍵發(fā)生硅氫加成反應(yīng)，同時(shí)此反應(yīng)中控制羥基過(guò)量，得到一部分羥基封端的聚氨酯鏈段。
27、其次，竹粉經(jīng)過(guò)一次碳化后依次在鐵鹽溶液、氫氧化鈉溶液中浸泡再經(jīng)二次碳化，得到負(fù)載鐵氧化合物的二次碳化磁性竹炭粉末，隨后使用乙烯基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行改性，得到改性磁性竹炭粉末，其具有良好的電磁吸收功能，同時(shí)改善了分散性和在有機(jī)物中的相容性；六氯環(huán)三磷腈與2-烯丙基苯酚鈉、苯酚鈉反應(yīng)得到阻燃交聯(lián)劑，其上含有的磷、氮元素具有優(yōu)良的協(xié)同阻燃效果，可以有效提升產(chǎn)品的阻燃性能，同時(shí)具有三個(gè)碳碳雙鍵，可以形成復(fù)雜的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其上帶有的六個(gè)苯環(huán)具有強(qiáng)剛性結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度也有改善作用。
28、最后，將聚氨酯母粒、改性磁性竹炭粉末、阻燃交聯(lián)劑、氯鉑酸、過(guò)氧化甲乙酮共混，利用超臨界二氧化碳微孔發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行發(fā)泡擠出，作為發(fā)泡芯層，其中在氯鉑酸與過(guò)氧化甲乙酮的作用下，聚氨酯母粒中的硅氫鍵、改性磁性竹炭粉末上的碳碳雙鍵、阻燃交聯(lián)劑上的碳碳雙鍵互相發(fā)生復(fù)雜的多級(jí)交聯(lián)反應(yīng)，形成以改性磁性竹炭粉末為核、聚氨酯為骨架、阻燃交聯(lián)劑為連接點(diǎn)的多級(jí)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并且交聯(lián)反應(yīng)與發(fā)泡反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的，在發(fā)泡過(guò)程中，初期因?yàn)榻宦?lián)反應(yīng)進(jìn)行不深，熔體強(qiáng)度較低，可以在熔體中形成大量的氣泡，之后隨著交聯(lián)反應(yīng)的加深，熔體強(qiáng)度逐漸升高，已形成的氣泡難以突破氣泡壁形成開孔，并且泡孔直徑也隨著熔體強(qiáng)度的上升而被限制，最后形成泡孔密度大，泡孔直徑小的優(yōu)良發(fā)泡材料；不發(fā)泡表層使用穩(wěn)定性好，食品級(jí)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯進(jìn)行擠出，同時(shí)加入多苯基多亞甲基多異氰酸酯、乙烯-甲基丙烯酸鈉離聚物進(jìn)行共混，進(jìn)行擴(kuò)鏈的同時(shí)促進(jìn)結(jié)晶，提高不發(fā)泡表層的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度，在不發(fā)泡表層與發(fā)泡芯層的接觸界面上，多苯基多亞甲基多異氰酸酯同時(shí)與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氨酯反應(yīng)，所制聚氨酯具有部分羥基封端的鏈段，可以參與此次共價(jià)鍵交聯(lián)反應(yīng)，使得不發(fā)泡表層與發(fā)泡芯層除了物理接觸混合之外增加了共價(jià)鍵結(jié)合，對(duì)彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度的提升具有明顯效果。