本發明涉及一種生物質板材的制備方法，具體涉及一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材及其制備方法。
背景技術：
我國是水稻生產大國，水稻秸稈資源豐富，可以用其制作生物質板材，緩解木材供應的壓力，代替部分木制品和塑料制品，同時減少了塑料對環境的污染，也使水稻秸稈資源得到了更有效的利用。
張瑾在其研究生學位論文《利用水稻秸稈制作可完全降解的生物質板材》中，以水稻秸稈為原料，闡述了一種可完全降解的環境友好型材料-生物質板材的制作方法，采用純物理方法，經過切碎、浸泡、磨解、熱壓成型等工藝之后，制成了具有一定強度的生物質板材。在制板材的過程中無任何化學試劑的添加，節約了成本，且廢棄后可完全降解被土壤吸收，作為肥料再次利用，不會造成任何環境污染。但是板材存在性能不足。
本發明向水稻秸稈中加入硫酸鹽木漿分絲帚化，加入增強劑羧基改性硅油進行增強改性處理，加入發泡劑松油；松香粉末作為填充劑有助于板材的壓制，保證了板材的致密度，高溫熔化可作為膠黏劑，不溶于水，加入可提高板材的耐水性；納米蒙脫土改性處理可顯著提高板材的力學性能和尺寸穩定性，蒙脫土與生物質混合過程中，發生交聯反應，增加了互相作用；以乳化的液體石蠟為芯材，以充分溶解的明膠為壁材，加入促凝劑乙醇，采用單凝聚法制備微膠囊防水劑；制備了磷酸三聚氰胺-聚丙烯鹽-硼酸鹽阻燃劑，與水滑石協同作用，阻燃效果更佳；得到一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材及其制備方法，依照該工藝制備的生物質板材力學性能好、防水性好、阻燃性強。
本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：
水稻秸稈40-54，硫酸鹽木漿3-7，羧基改性硅油2-5，明膠4-8，納米蒙脫土5-9，乳化劑OP-10 1-3，液體石蠟2-5，松香2-3，聚丙烯酸3-5，磷酸三聚氰胺2-5，硼酸3-6，水滑石4-7，松油1-3，納米二氧化硅4-6，聚氨酯木器漆2-4，聚氨酯木器漆固化劑1-3，KH550 1-2，乙醇、蒸餾水適量。
一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材及其制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：
a. 將水稻秸稈曬干后用粉碎機剪為10-20mm的碎片，室溫下用水浸泡2-4d，
機械磨解成纖維長度1-5mm，加入硫酸鹽木漿，混合均勻，注入打漿機，分絲帚化使叩解度在25-350SR，緩慢攪拌加入羧基改性硅油，調pH為4-5；
b. 將明膠、納米蒙脫土與蒸餾水混合，40-50℃水浴，攪拌溶解得A液；將
乳化劑OP-10、液體石蠟與松香混合，攪拌乳化1-2h得B液；將A、B液混合，攪拌均勻，加入乙醇，繼續攪拌1-2h，調溶液pH為8-9，冰水浴中固化1-2h，經真空烘干、粉碎得微膠囊粉末；
c. 向聚丙烯酸中1:3-5加入蒸餾水，加熱至70-90℃，攪拌下加入磷酸三聚氰胺、硼酸，超聲分散，反應3-4h，冷卻、抽濾，水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥至恒重，再與水滑石混合研磨，得復合阻燃劑；
d. 將a、b、c所得物料混合，加入松油，攪拌1-2h，得均勻漿料，填充在模具中，用熱壓機在2-8MPa、110-160℃壓縮2-4h成型，即得到一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質板材；
e. 將納米二氧化硅分散到KH550中，機械攪拌1-2h，加入聚氨酯木器漆、聚氨酯木器漆固化劑，混合攪拌1-2h，過濾、靜置20-40min，將其噴涂到d中所得板材表面，室溫下自然晾干，即得到一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材。
本發明的反應機理如下：
（1）向水稻秸稈中通過加入硫酸鹽木漿分絲帚化，加入增強劑羧基改性硅油進行增強改性處理，加入發泡劑松油，制得一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質板材。
（2）松香粉末作為填充劑有助于板材的壓制，保證了板材的致密度；松香高溫熔化可作為膠黏劑；松香具有不溶于水的特性，加入可提高板材的耐水性；松香分子具有雙鍵和羧基活性基團，可作為單體參與高溫聚合，形成牢固的化學鍵，整個過程環保，低能耗，且制得的板材力學性能良好、耐水型優異。
納米蒙脫土改性處理可顯著提高板材的力學性能和尺寸穩定性，蒙脫土與生物質混合過程中，發生交聯反應，增加了互相作用，處理后的蒙脫土-生物質復合板材的吸水性能降低，其尺寸穩定性得到了提高。
以乳化的液體石蠟為芯材，以充分溶解的明膠為壁材，加入促凝劑乙醇，采用單凝聚法制備微膠囊防水劑；
（3）制備了磷酸三聚氰胺-聚丙烯鹽-硼酸鹽阻燃劑，與水滑石協同作用，阻燃效果更佳；磷酸三聚氰胺分子中含磷、氮，不含鹵，可發生P- N協同效應，阻燃效率高，熱穩定性好；硼是一種環保型原料，硼-磷-氮之間存在阻燃協同效應；水滑石受熱時失去層間水、碳酸根及羥基，大量吸熱，起到阻燃作用，能吸收酸性氣體和煙霧，起到抑煙、消煙的作用。
（4）將經過KH550表面改性處理的納米二氧化硅引入聚氨酯木器漆中，由于納米二氧化硅具有硬度高、顆粒尺寸小、比表面積大、表面不飽和殘態及不同鍵合狀態的羥基多等特點，能夠與體系中的基團發生鍵合反應，使得聚氨酯木器漆漆膜的附著力、硬度、耐磨度、耐老化性能明顯增強。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
實施例
一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材及其制備方法，由下述重量份(g)的原料制得：
水稻秸稈40-54，硫酸鹽木漿3-7，羧基改性硅油2-5，明膠4-8，納米蒙脫土5-9，乳化劑OP-10 1-3，液體石蠟2-5，松香2-3，聚丙烯酸3-5，磷酸三聚氰胺2-5，硼酸3-6，水滑石4-7，松油1-3，納米二氧化硅4-6，聚氨酯木器漆2-4，聚氨酯木器漆固化劑1-3，KH550 1-2，乙醇、蒸餾水適量。
一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材及其制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：
a. 將水稻秸稈曬干后用粉碎機剪為10-20mm的碎片，室溫下用水浸泡2d，
機械磨解成纖維長度1-5mm，加入硫酸鹽木漿，混合均勻，注入打漿機，分絲帚化使叩解度在25-350SR，緩慢攪拌加入羧基改性硅油，調pH為4-5；
b. 將明膠、納米蒙脫土與蒸餾水混合，40-50℃水浴，攪拌溶解得A液；乳
化劑OP-10、液體石蠟與松香混合，攪拌乳化1h得B液；將A、B液混合，攪拌均勻，加入乙醇，繼續攪拌1h，調溶液pH為8-9，冰水浴中固化1h，經真空烘干、粉碎得微膠囊粉末；
c. 向聚丙烯酸中1:3加入蒸餾水，加熱至70-80℃，攪拌下加入磷酸三聚氰胺、硼酸，超聲分散，反應3h，冷卻、抽濾，水洗3次，于80-90℃烘箱中干燥至恒重，再與水滑石混合研磨，得復合阻燃劑；
d. 將a、b、c所得物料混合，加入松油，攪拌1h，得均勻漿料，填充在模具中，用熱壓機在4-8MPa、130-150℃壓縮3h成型，即得到一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質板材；
e. 將納米二氧化硅分散到KH550中，機械攪拌1h，加入聚氨酯木器漆、聚氨酯木器漆固化劑，混合攪拌1h，過濾、靜置40min，將其噴涂到d中所得板材表面，室溫下自然晾干，即得到一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材。
上述實施例制備的一種納米二氧化硅/聚氨酯復合木器漆增強改性的防水阻燃型生物質板材性能檢測結果如下所示：
靜曲強度≥ 21.8MPa，彈性模量≥ 2015MPa，內結合強度≥ 0.54 MPa，吸水厚度膨脹率≤ 7.2%，含水率4.3-8.3%，極限氧指數為34%，阻燃等級可達UL 94V-0級，環保等級達到E1級。