本發(fā)明涉及造紙領域，尤其涉及一種阻燃絕緣鋼紙及其制備方法。
背景技術：
絕緣鋼紙具有紙質(zhì)堅硬、介電強度彈性高、耐磨性好、耐熱性好以及絕緣性好的特性。且其可切割、鉆孔、壓碾、沖壓、刨平、彎曲、碾磨等，主要用于各種家用電器的隔熱絕緣體以及各種電器滅弧罩、電子轉(zhuǎn)子用槽楔、絕緣墊片、零件等。在某些特定領域，除了要求絕緣鋼紙的絕緣性較好外，還要求其具有較好的阻燃性，以防止安全事故。
申請?zhí)枮?01210108923.x的中國專利公開了一種彩色阻燃型絕緣鋼紙板及其制造方法，其以造紙技術為基礎，先將主要原料進行制漿和染色，再選用多種阻燃劑復配并采用漿內(nèi)添加及表面處理相結(jié)合的生產(chǎn)工藝，從而賦予鋼紙高效、環(huán)保、持久的阻燃性能，同時紙板具有良好的機械加工性能(耐壓、沖、切、刻、受壓不分層，不爆裂等)，以及電氣絕緣性能。是一種優(yōu)異的環(huán)境友好的特種結(jié)構(gòu)多功能材料。它采用漿內(nèi)添加阻燃劑、一次成型，真空脫水，高溫熱壓干燥，再在表面浸漬阻燃劑的生產(chǎn)工藝技術。不僅生產(chǎn)成本較低、生產(chǎn)工藝相對簡單、易控制、能耗低、用水用電量少，而且不會對環(huán)境造成二次污染，可實行清潔生產(chǎn)。
上述專利在紙漿中添加無機阻燃劑以及在后續(xù)浸漬阻燃浸漬液以提高紙的阻燃性，其雖然在一定程度上雖然能夠提高鋼紙的阻燃效果，但是由于紙張本身的主要材料為纖維素，無機阻燃劑在紙張中的分散性較差；其次在后續(xù)浸漬阻燃浸漬液時阻燃浸漬液對纖維素的浸潤性并不好，因此紙張對阻燃浸漬液的吸附量較低，最終導致紙張的阻燃效果不夠理想。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種阻燃絕緣鋼紙及其制備方法。本發(fā)明的絕緣鋼紙對阻燃劑的負載量高，具有較高的阻燃性，并且同時也具有較高的強度。此外其用料綠色環(huán)保、制備工藝簡單合理，適于大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的具體技術方案為：一種阻燃絕緣鋼紙，由若干層原紙膠化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木漿90-110份、棉漿40-60份、石棉纖維3-5份、阻燃浸漬乳液350-450份、潤脹膠化液200-400份、纖維素氣相凝膠粒子10-14份、魚骨粉4-6份、乙二醇二縮水甘油醚0.5-1.5份、魚鰾提取膠4-6份。
本發(fā)明的絕緣鋼紙選用木漿和棉漿作為主要基料，石棉纖維作為輔料，可以提高阻燃性，并且其本身就屬于纖維，可以其他纖維一起抄造為原紙，與直接添加無機阻燃劑相比分散性更好。潤脹膠化液能夠使原紙中的纖維素發(fā)生劇烈潤脹而膠化，從而使紙張硬化，具有高強度。乙二醇二縮水甘油醚的分子鏈兩端具有活性基團，其兩端能夠分別與將纖維進行“粘結(jié)”，起到了橋梁的作用，從而進一步增加纖維之間的交聯(lián)強度，提高了纖維層的耐破度以及耐水性。魚鰾提取膠從魚鰾中提取而得，含有大量生膠質(zhì)，具有很好的粘度，其具有的特性是對木纖維具有很強的粘合性，遠遠強于普通有機合成膠，因此用其施膠后能夠大幅提高原紙的抗張強度，而且魚鰾提取膠源于天然物質(zhì)，無毒無害，不含甲醛，綠色環(huán)保。
原紙復合后將其浸漬于阻燃浸漬乳液中，紙張對乳液吸附固化后，能夠大幅提高紙張的阻燃性。但是普通紙張中的纖維素對于浸漬乳液的吸附能力并不夠強，導致紙張其對乳液的負載率不高，阻燃性提升有限。為了解決這一技術問題，本發(fā)明人在原紙制備過程中就復合有纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉，其中，纖維素氣相凝膠粒子具有很高的比表面積和很高的孔隙率，對浸漬乳液具有很強的吸附能力和負載容量，且其與原紙基料纖維素屬于同源物質(zhì)，相容性好；魚骨粉經(jīng)過研磨、煅燒后其基體中的有機質(zhì)得以去除，留下的空間使得其形成疏松結(jié)構(gòu)并具有高孔隙率，同樣對浸漬乳液具有較高的吸附能力和吸附容量，且魚骨粉為天然物質(zhì)，廢物利用，綠色環(huán)保。將上述兩種物質(zhì)復合于原紙中，利用其不同尺寸的孔徑尺寸分別對乳液進行吸附，能夠有效提高紙張對浸漬乳液的吸附能力，從而進一步提高紙張的阻燃性。
作為優(yōu)選，所述阻燃浸漬乳液由甲基磷酸二甲酯4-8wt％、乳化劑0.5-1wt％和余量的水組成。
上述阻燃浸漬乳液具有較好的穩(wěn)定性，對紙張的浸潤性較好，且由于紙張中復合有纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉，能夠進一步提高其負載量，因此該阻燃浸漬乳液能夠提高紙張的阻燃性。
作為優(yōu)選，所述木漿和棉漿的固含量為20-40wt％。
作為優(yōu)選，所述潤脹膠化液為濃度為5-20wt％的氯化鋅溶液。
氯化鋅能夠使纖維素發(fā)生潤脹膠化，提高硬度。
作為優(yōu)選，所述纖維素氣相凝膠粒子的制備方法如下：將木粉在含有4-6wt％的氫氧化鉀溶液的加壓容器中加壓浸漬處理，加壓浸漬溫度為100-110℃，時間為2-4h；加壓浸漬處理后過濾取過濾物，將過濾物浸沒于乙醇溶液中，在65-75℃下溶解2-4h，然后過濾取過濾物，依次對其進行打漿、磨漿、洗凈后得到纖維素；將纖維素溶解于離子液體中配制得到10-20wt％的纖維素溶液，將纖維素溶液在0℃以下冷凍處理3-5天，取出解凍，重復用過量乙醇對其進行溶劑置換，得到纖維素濕凝膠，對纖維素濕凝膠進行超臨界流體干燥以后，研磨制得纖維素氣相凝膠粒子。
上述方法制得的纖維素氣相凝膠粒子，以木粉為原料提取纖維素，與木漿同源，相容性好，且用上述方法制得的纖維素氣相凝膠粒子雜質(zhì)含量少，純度高，氣相凝膠粒子的孔隙率高，吸附性好。
作為優(yōu)選，所述纖維素氣相凝膠粒子的粒徑為微米級。
作為優(yōu)選，所述魚骨粉的制備方法如下：將魚骨洗凈并粗磨過80-120目篩，接著將其在馬弗爐中絕氧煅燒1-3h，煅燒溫度為350-450℃，然后取出并精磨過800-1200目篩，得到魚骨粉。
魚骨粗磨后在特定溫度下進行煅燒，能夠去除骨基質(zhì)中的有機質(zhì)，有機質(zhì)除去后，骨基質(zhì)為疏松多孔狀，具有很高的孔隙率，具有較高的吸附容量。進一步精磨后，以提高其在原紙中的分散能力和相容性。上述方法可利用廢棄魚骨作為原料，不含有害物質(zhì)，綠色環(huán)保。
作為優(yōu)選，所述魚鰾提取膠的制備方法如下：取洗凈的新鮮魚鰾，將其放入高壓蒸鍋內(nèi)，加水浸沒魚鰾，高壓蒸煮30-60min后瀝水取出，將其搗爛出膠，然后將其浸沒于含有0.1-0.5wt％的中性蛋白酶的酶解液中進行酶解3-5h，升溫滅酶后進行過濾，取濾液，經(jīng)濃縮、真空干燥后制得魚鰾提取膠。
按上述方法制得的魚鰾提取膠，其分子量適中，易加工性好，且其粘性特別適于用于原紙制造過程中的施膠。且魚鰾提取膠源于天然物質(zhì)，自身無毒無害，不含甲醛，在其提取過程中也不添加其他有害物質(zhì)，綠色環(huán)保
一種阻燃絕緣鋼紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比分別稱取木漿、棉漿、石棉纖維、纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉并混合均勻，混勻后進行打漿，打漿后添加乙二醇二縮水甘油醚和魚鰾提取膠進行施膠，然后進行抄造，制得原紙。
(2)將原紙浸漬于潤脹膠化液中使纖維素潤脹膠化。
(3)將膠化后的原紙疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽。
(4)然后在阻燃浸漬乳液中浸漬處理，最后干燥后制得成品。
本發(fā)明在對原紙進行疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽后，增加了一個在阻燃浸漬乳液中浸漬的工藝，紙張充分吸收乳液后，其阻燃性得以大幅提高。
作為優(yōu)選，步驟(4)中，浸漬時間為20-40min，浸漬溫度為40-60℃。
與現(xiàn)有技術對比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的絕緣鋼紙對阻燃劑的負載量高，具有較高的阻燃性，并且同時也具有較高的強度。此外其用料綠色環(huán)保、制備工藝簡單合理，適于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
實施例1
一種阻燃絕緣鋼紙，由9層原紙膠化粘合而成。其包括以下重量份的原料制得：木漿100份、棉漿50份、石棉纖維4份、阻燃浸漬乳液400份、潤脹膠化液300份、纖維素氣相凝膠粒子12份、魚骨粉5份、乙二醇二縮水甘油醚1份、魚鰾提取膠5份。
其中，所述木漿和棉漿的固含量為30wt％。
所述阻燃浸漬乳液由甲基磷酸二甲酯6wt％、乳化劑0.75wt％和余量的水組成。
所述潤脹膠化液為濃度為15wt％的氯化鋅溶液。
所述纖維素氣相凝膠粒子的制備方法如下：將木粉在含有5wt％的氫氧化鉀溶液的加壓容器中加壓浸漬處理，加壓浸漬溫度為105℃，時間為3h；加壓浸漬處理后過濾取過濾物，將過濾物浸沒于乙醇溶液中，在70℃下溶解3h，然后過濾取過濾物，依次對其進行打漿、磨漿、洗凈后得到纖維素；將纖維素溶解于離子液體中配制得到15wt％的纖維素溶液，將纖維素溶液在0℃以下冷凍處理4天，取出解凍，重復用過量乙醇對其進行溶劑置換，得到纖維素濕凝膠，對纖維素濕凝膠進行超臨界流體干燥以后，研磨制得微米級的纖維素氣相凝膠粒子。
所述魚骨粉的制備方法如下：將魚骨洗凈并粗磨過100目篩，接著將其在馬弗爐中絕氧煅燒2h，煅燒溫度為400℃，然后取出并精磨過1000目篩，得到魚骨粉。
所述魚鰾提取膠的制備方法如下：取洗凈的新鮮魚鰾，將其放入高壓蒸鍋內(nèi)，加水浸沒魚鰾，高壓蒸煮45min后瀝水取出，將其搗爛出膠，然后將其浸沒于含有0.3wt％的中性蛋白酶的酶解液中進行酶解4h，升溫滅酶后進行過濾，取濾液，經(jīng)濃縮、真空干燥后制得魚鰾提取膠。
一種阻燃絕緣鋼紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比分別稱取木漿、棉漿、石棉纖維、纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉并混合均勻，混勻后進行打漿，打漿后添加乙二醇二縮水甘油醚和魚鰾提取膠進行施膠，然后進行抄造，制得原紙。
(2)將原紙浸漬于潤脹膠化液中使纖維素潤脹膠化。
(3)將膠化后的原紙疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽。
(4)然后在阻燃浸漬乳液中浸漬處理，浸漬時間為30min，浸漬溫度為50℃。最后干燥后制得成品。
實施例2
一種阻燃絕緣鋼紙，由12層原紙膠化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木漿90份、棉漿40份、石棉纖維3份、阻燃浸漬乳液350份、潤脹膠化液200份、纖維素氣相凝膠粒子10份、魚骨粉4份、乙二醇二縮水甘油醚0.5份、魚鰾提取膠4份。
其中，所述木漿和棉漿的固含量為40wt％。
所述阻燃浸漬乳液由甲基磷酸二甲酯4wt％、乳化劑0.5wt％和余量的水組成。
所述潤脹膠化液為濃度為20wt％的氯化鋅溶液。
所述纖維素氣相凝膠粒子的制備方法如下：將木粉在含有4wt％的氫氧化鉀溶液的加壓容器中加壓浸漬處理，加壓浸漬溫度為100℃，時間為4h；加壓浸漬處理后過濾取過濾物，將過濾物浸沒于乙醇溶液中，在65℃下溶解4h，然后過濾取過濾物，依次對其進行打漿、磨漿、洗凈后得到纖維素；將纖維素溶解于離子液體中配制得到10wt％的纖維素溶液，將纖維素溶液在0℃以下冷凍處理3天，取出解凍，重復用過量乙醇對其進行溶劑置換，得到纖維素濕凝膠，對纖維素濕凝膠進行超臨界流體干燥以后，研磨制得微米級的纖維素氣相凝膠粒子。
所述魚骨粉的制備方法如下：將魚骨洗凈并粗磨過80目篩，接著將其在馬弗爐中絕氧煅燒1h，煅燒溫度為450℃，然后取出并精磨過800目篩，得到魚骨粉。
所述魚鰾提取膠的制備方法如下：取洗凈的新鮮魚鰾，將其放入高壓蒸鍋內(nèi)，加水浸沒魚鰾，高壓蒸煮30min后瀝水取出，將其搗爛出膠，然后將其浸沒于含有0.1wt％的中性蛋白酶的酶解液中進行酶解3h，升溫滅酶后進行過濾，取濾液，經(jīng)濃縮、真空干燥后制得魚鰾提取膠。
一種阻燃絕緣鋼紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比分別稱取木漿、棉漿、石棉纖維、纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉并混合均勻，混勻后進行打漿，打漿后添加乙二醇二縮水甘油醚和魚鰾提取膠進行施膠，然后進行抄造，制得原紙。
(2)將原紙浸漬于潤脹膠化液中使纖維素潤脹膠化。
(3)將膠化后的原紙疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽。
(4)然后在阻燃浸漬乳液中浸漬處理，浸漬時間為20min，浸漬溫度為60℃。最后干燥后制得成品。
實施例3
一種阻燃絕緣鋼紙，由7層原紙膠化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木漿110份、棉漿60份、石棉纖維5份、阻燃浸漬乳液450份、潤脹膠化液400份、纖維素氣相凝膠粒子14份、魚骨粉6份、乙二醇二縮水甘油醚1.5份、魚鰾提取膠6份。
其中，所述木漿和棉漿的固含量為20wt％。
所述阻燃浸漬乳液由甲基磷酸二甲酯8wt％、乳化劑1wt％和余量的水組成。
所述潤脹膠化液為濃度為5wt％的氯化鋅溶液。
所述纖維素氣相凝膠粒子的制備方法如下：
將木粉在含有6wt％的氫氧化鉀溶液的加壓容器中加壓浸漬處理，加壓浸漬溫度為110℃，時間為2h；加壓浸漬處理后過濾取過濾物，將過濾物浸沒于乙醇溶液中，在75℃下溶解2h，然后過濾取過濾物，依次對其進行打漿、磨漿、洗凈后得到纖維素；將纖維素溶解于離子液體中配制得到20wt％的纖維素溶液，將纖維素溶液在0℃以下冷凍處理5天，取出解凍，重復用過量乙醇對其進行溶劑置換，得到纖維素濕凝膠，對纖維素濕凝膠進行超臨界流體干燥以后，研磨制得微米級的纖維素氣相凝膠粒子。
所述魚骨粉的制備方法如下：將魚骨洗凈并粗磨過120目篩，接著將其在馬弗爐中絕氧煅燒3h，煅燒溫度為350℃，然后取出并精磨過1200目篩，得到魚骨粉。
所述魚鰾提取膠的制備方法如下：取洗凈的新鮮魚鰾，將其放入高壓蒸鍋內(nèi)，加水浸沒魚鰾，高壓蒸煮60min后瀝水取出，將其搗爛出膠，然后將其浸沒于含有0.5wt％的中性蛋白酶的酶解液中進行酶解5h，升溫滅酶后進行過濾，取濾液，經(jīng)濃縮、真空干燥后制得魚鰾提取膠。
一種阻燃絕緣鋼紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比分別稱取木漿、棉漿、石棉纖維、纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉并混合均勻，混勻后進行打漿，打漿后添加乙二醇二縮水甘油醚和魚鰾提取膠進行施膠，然后進行抄造，制得原紙。
(2)將原紙浸漬于潤脹膠化液中使纖維素潤脹膠化。
(3)將膠化后的原紙疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽。
(4)然后在阻燃浸漬乳液中浸漬處理，浸漬時間為40min，浸漬溫度為40℃。最后干燥后制得成品。
實施例4
一種阻燃絕緣鋼紙，由12層原紙膠化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木漿95份、棉漿45份、石棉纖維4份、阻燃浸漬乳液380份、潤脹膠化液250份、纖維素氣相凝膠粒子11份、魚骨粉5份、乙二醇二縮水甘油醚1份、魚鰾提取膠4份。
其中，所述木漿和棉漿的固含量為25wt％。
所述阻燃浸漬乳液由甲基磷酸二甲酯7wt％、乳化劑1wt％和余量的水組成。
所述潤脹膠化液為濃度為18wt％的氯化鋅溶液。
所述纖維素氣相凝膠粒子的制備方法如下：將木粉在含有5wt％的氫氧化鉀溶液的加壓容器中加壓浸漬處理，加壓浸漬溫度為110℃，時間為3h；加壓浸漬處理后過濾取過濾物，將過濾物浸沒于乙醇溶液中，在70℃下溶解3h，然后過濾取過濾物，依次對其進行打漿、磨漿、洗凈后得到纖維素；將纖維素溶解于離子液體中配制得到12wt％的纖維素溶液，將纖維素溶液在0℃以下冷凍處理5天，取出解凍，重復用過量乙醇對其進行溶劑置換，得到纖維素濕凝膠，對纖維素濕凝膠進行超臨界流體干燥以后，研磨制得微米級的纖維素氣相凝膠粒子。
所述魚骨粉的制備方法如下：將魚骨洗凈并粗磨過100目篩，接著將其在馬弗爐中絕氧煅燒2.5h，煅燒溫度為450℃，然后取出并精磨過1000目篩，得到魚骨粉。
所述魚鰾提取膠的制備方法如下：取洗凈的新鮮魚鰾，將其放入高壓蒸鍋內(nèi)，加水浸沒魚鰾，高壓蒸煮50min后瀝水取出，將其搗爛出膠，然后將其浸沒于含有0.4wt％的中性蛋白酶的酶解液中進行酶解3.5h，升溫滅酶后進行過濾，取濾液，經(jīng)濃縮、真空干燥后制得魚鰾提取膠。
一種阻燃絕緣鋼紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比分別稱取木漿、棉漿、石棉纖維、纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉并混合均勻，混勻后進行打漿，打漿后添加乙二醇二縮水甘油醚和魚鰾提取膠進行施膠，然后進行抄造，制得原紙。
(2)將原紙浸漬于潤脹膠化液中使纖維素潤脹膠化。
(3)將膠化后的原紙疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽。
(4)然后在阻燃浸漬乳液中浸漬處理，浸漬時間為25min，浸漬溫度為55℃。最后干燥后制得成品。
實施例5
一種阻燃絕緣鋼紙，由15層原紙膠化粘合而成；其包括以下重量份的原料制得：木漿105份、棉漿55份、石棉纖維4份、阻燃浸漬乳液420份、潤脹膠化液250份、纖維素氣相凝膠粒子13份、魚骨粉4份、乙二醇二縮水甘油醚1份、魚鰾提取膠5份。
其中，所述木漿和棉漿的固含量為35wt％。
所述阻燃浸漬乳液由甲基磷酸二甲酯5wt％、乳化劑0.5wt％和余量的水組成。
所述潤脹膠化液為濃度為10wt％的氯化鋅溶液。
所述纖維素氣相凝膠粒子的制備方法如下：將木粉在含有6wt％的氫氧化鉀溶液的加壓容器中加壓浸漬處理，加壓浸漬溫度為105℃，時間為2.5h；加壓浸漬處理后過濾取過濾物，將過濾物浸沒于乙醇溶液中，在70℃下溶解2.5h，然后過濾取過濾物，依次對其進行打漿、磨漿、洗凈后得到纖維素；將纖維素溶解于離子液體中配制得到15wt％的纖維素溶液，將纖維素溶液在0℃以下冷凍處理4天，取出解凍，重復用過量乙醇對其進行溶劑置換，得到纖維素濕凝膠，對纖維素濕凝膠進行超臨界流體干燥以后，研磨制得微米級的纖維素氣相凝膠粒子。
所述魚骨粉的制備方法如下：將魚骨洗凈并粗磨過90目篩，接著將其在馬弗爐中絕氧煅燒2h，煅燒溫度為420℃，然后取出并精磨過900目篩，得到魚骨粉。
所述魚鰾提取膠的制備方法如下：取洗凈的新鮮魚鰾，將其放入高壓蒸鍋內(nèi)，加水浸沒魚鰾，高壓蒸煮50min后瀝水取出，將其搗爛出膠，然后將其浸沒于含有0.2wt％的中性蛋白酶的酶解液中進行酶解4h，升溫滅酶后進行過濾，取濾液，經(jīng)濃縮、真空干燥后制得魚鰾提取膠。
一種阻燃絕緣鋼紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比分別稱取木漿、棉漿、石棉纖維、纖維素氣相凝膠粒子和魚骨粉并混合均勻，混勻后進行打漿，打漿后添加乙二醇二縮水甘油醚和魚鰾提取膠進行施膠，然后進行抄造，制得原紙。
(2)將原紙浸漬于潤脹膠化液中使纖維素潤脹膠化。
(3)將膠化后的原紙疊層粘合、靜置老化、浸水脫鹽。
(4)然后在阻燃浸漬乳液中浸漬處理，浸漬時間為35min，浸漬溫度為45℃。最后干燥后制得成品。
本發(fā)明產(chǎn)品的各項性能指標如下表所示：
由上可知，本發(fā)明的產(chǎn)品其平均燃燒時間小于20s，具有較好的阻燃性。同時其也具有較好的層間玻璃強度和抗張強度。
本發(fā)明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發(fā)明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。