基本信息
- 項目名稱：
- 阻燃隔熱亞克力板材的制作
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本產(chǎn)品是由有機玻璃預(yù)聚料、粉煤灰、著色顏料、阻燃劑和消泡劑經(jīng)混合、澆注聚合而成。該產(chǎn)品顏色各異，表面硬度及光澤度高，隔熱溫差為20 ℃，燃燒等級為FH-3-15 mm／min，不僅具有質(zhì)輕、易成型加工、阻燃隔熱功能，而且還可增加廢物利用率、減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本， 可廣泛應(yīng)用在建筑、家裝行業(yè)。本產(chǎn)品符合節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。它啟發(fā)人們關(guān)注循環(huán)經(jīng)濟, 關(guān)注環(huán)境保護。
- 詳細介紹：
- 目前，地球上已累積的廢物，其利用或資源化仍很艱難，就廢棄粉煤灰而言，中國年產(chǎn)量可達10億噸以上，其中有50%未被利用，粉煤灰亞克力板的研究與應(yīng)用正好響應(yīng)了廢棄資源再利用的理念，拓展了環(huán)境保護的視野。 現(xiàn)在，市場上所出現(xiàn)的澆鑄亞克力板材的生產(chǎn)原料主要為有機玻璃預(yù)聚漿料、顏料和大理石填料等。對于普通的亞克力板材而言, 成本很高; 對于用于櫥柜臺面等亞克力板材而言, 重量重,生產(chǎn)設(shè)備要求高。同時, 實驗室生產(chǎn)澆鑄亞克力板材時通常采用水浴加熱方式，如果模具不慎進水，將導(dǎo)致制品表面不夠光滑，出現(xiàn)縮孔、氣泡等現(xiàn)象甚至出現(xiàn)爆聚，增加生產(chǎn)成本，而且成型時間太長，浪費了大量的資源。 經(jīng)我們技術(shù)改進后生產(chǎn)的澆鑄亞克力板材有兩大技術(shù)優(yōu)勢： 1．火力發(fā)電廠廢棄物的添加量可達90%－100%, 基本可以達到有機玻璃漿料與粉煤灰用量1:1, 不僅節(jié)約了資源、增加了廢物利用率、降低環(huán)境污染、提高社會經(jīng)濟效益, 符合國家節(jié)能環(huán)保要求, 而且同普通亞克力板材比生產(chǎn)成本大大降低，同時用于櫥柜臺面等亞克力板材比重量大大減少。 2．加熱方式采用烘箱加熱，避免了傳統(tǒng)水浴加熱容易滲水的缺陷，采用梯度中聚聚合工藝使聚合時間縮短至7h左右大大降低了聚合生產(chǎn)時間, 提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。 一、制作工藝流程 1. 原料的精制：采用減壓蒸餾法對單體MMA精制，采用重結(jié)晶法精制引發(fā)劑； 2. 預(yù)聚：通過本體聚合法對MMA單體進行一次聚合（即預(yù)聚）至適當?shù)恼扯龋? 3. 混料：將預(yù)聚料與適度顆粒大小的粉煤灰、著色顏料、阻燃劑等改性試劑進行均勻共混； 4. 澆鑄成型：將混料灌入處理好的模具中進行中聚和后聚； 5. 材料的后處理：將產(chǎn)品脫模、打磨、拋光。 二、主要性能特點 本產(chǎn)品性能的四個亮點在于: 1、隔熱效果。圖2為用相同強度的紅外燈同時照射改性前后的亞克力板材， 每隔五分鐘記錄一次, 結(jié)果顯示其速度比普通亞克力板升溫速度至少要慢1~1.5倍左右。在最終溫度趨于穩(wěn)定時溫差可達20℃左右。 2、阻燃效果。采用GB/T 2408-1996 GB/T 2408-1996標準對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行燃燒試驗測試, 其燃燒等級為FH-3-15 mm／min, 而在相同條件下測得普通亞克力板材的燃燒等級為FH-3-30mm／min。表1為下直徑為10mm, 長度為100mm, 阻燃劑配比量分別為0%、10%、15%、20%、25%、30%, 其他配料均相等的六根粉煤灰亞克力板豎直燃燒所得數(shù)據(jù)。 表1 不同阻燃劑燃加入量亞克力板的燃燒情況 阻燃劑加入量/% 0 10 15 20 25 30 燃燒時間/min 2.5 3.4 4.2 5.1 6.2 6.3 燃燒長度/mm 75 75 75 75 75 75 3、采用CDR-4P差動熱分析儀對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行Tg測試。Tg均提高5－10℃。 4、采用LX-D邵氏硬度計對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行硬度測試。與一般的亞克力板材硬度均提升了10－15HD。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 中國粉煤灰的總利用率還不到年排放的50％粉煤灰因其含有耐熱和化學(xué)性質(zhì)的球形中空微且價格低廉，故可作為一種良好的保溫隔熱材料填充改性亞克力板材，不僅可以滿足裝飾效果、降低生產(chǎn)成本、提高熱學(xué)性能，而且具有隔熱和保溫功能，實現(xiàn)節(jié)能減排，更加低碳環(huán)保，而它的綜合性能并不亞于市場上的亞克力板材。 創(chuàng)新點 1、增加了廢物利用率, 降低環(huán)境污染, 提高社會與經(jīng)濟效益。 2、利用粉煤灰自身的物理性能使所生產(chǎn)產(chǎn)品具有隔熱保溫功能且其熱學(xué)性能及硬度均有不同程度提升, 生產(chǎn)成本大大降低。。 3、采用無機阻燃劑填充改性亞克力板材使所生產(chǎn)產(chǎn)品具有阻燃功能。 技術(shù)關(guān)鍵 1、明確粉煤灰亞克力板材聚合生產(chǎn)工藝, 包括預(yù)聚合、后聚合成型溫度及時間等。 2、尋找最佳原料配比, 包括粉煤灰、無機阻燃劑用量等，使產(chǎn)品綜合性能最優(yōu)。 3、控制澆鑄粘度以及快速定型溫度與時間，保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。 主要技術(shù)指標 1、采用GB/T 2408-1996標準對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行燃燒試驗測試, 評定燃燒等級。燃燒等級為FH-3-15 mm／min。 2、根據(jù)1976年美國軍方MIL-E-46136改裝自制隔熱溫差裝置, 并利用其對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行隔熱溫差測試。10mm厚的粉煤灰亞克力板材隔熱溫差為20℃左右。 3、采用CDR-4P差動熱分析儀對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行Tg測試。Tg均提高5－10℃。 4、采用LX-D邵氏硬度計對所生產(chǎn)產(chǎn)品進行硬度測試。硬度均提升了10－15HD。
科學(xué)性、先進性
- 現(xiàn)在，市場上所出現(xiàn)的澆鑄亞克力板材的生產(chǎn)原料主要以有機玻璃預(yù)聚漿料顏料和大理石填料等。對于普通的亞克力板材而言, 成本很高; 對于用于櫥柜臺面等亞克力板材而言, 重量重,生產(chǎn)設(shè)備要求高。同時, 實驗室生產(chǎn)澆鑄亞克力板材時通常采用水浴加熱方式，如果模具不慎進水，將導(dǎo)致制品表面不夠光滑，出現(xiàn)縮孔、氣泡等現(xiàn)象甚至出現(xiàn)爆聚，增加生產(chǎn)成本，而且成型時間至少需要24小時，耗時太長，浪費了大量的資源。 經(jīng)我們技術(shù)改進后生產(chǎn)的澆鑄亞克力板材有兩大技術(shù)優(yōu)勢： 一、火力發(fā)電廠廢棄物的添加量可達90－100%, 基本可以達到有機玻璃漿料與粉煤灰用量1:1, 不僅節(jié)約了資源、增加了廢物利用率、降低環(huán)境污染、提高社會與經(jīng)濟效益, 符合國家節(jié)能環(huán)保要求, 而且同普通亞克力板材比生產(chǎn)成本大大降低，同時用于櫥柜臺面等亞克力板材比重量大大減少。 二、加熱方式采用烘箱加熱，避免了傳統(tǒng)水浴加熱容易滲水的缺陷，采用梯度中聚聚合工藝使聚合時間縮短至7h左右，大大降低了聚合生產(chǎn)時間, 提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本產(chǎn)品于2011年3月24日參加陜西理工學(xué)院材料學(xué)院第二屆大學(xué)生科技創(chuàng)新“挑戰(zhàn)杯”競賽中晉級，并推薦參加2011年陜西理工學(xué)院第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。 本產(chǎn)品于2011年4月2日參加2011年陜西理工學(xué)院第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中晉級，并推薦參加第八屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 本作品可以實物、圖片、錄像等形式展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、家居用品、交通標識以及廣告招牌等方面。隨著建筑節(jié)能標準的出臺, 低碳、低能耗、保溫隔熱建筑材料成為主流發(fā)展趨勢, 我們的產(chǎn)品基于節(jié)能環(huán)保理念, 具有阻燃和隔熱功能, 而且質(zhì)量輕、成本低、Tg和硬度高等優(yōu)勢, 目前市場上暫無同類產(chǎn)品出現(xiàn)。同時, 開發(fā)這種產(chǎn)品所帶來的社會與經(jīng)濟效益是不可估量的, 一旦被工業(yè)化生產(chǎn)，必然影響廣大消費者, 刺激消費市場。 本產(chǎn)品符合節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。它啟發(fā)人們關(guān)注循環(huán)經(jīng)濟, 關(guān)注環(huán)境保護。經(jīng)核算, 厚10mm板材總成本約為200元／m2, 而目前同樣厚度的亞克力板材市場價大約為450元／m2, 故我們的產(chǎn)品適合大眾化消費,具有很大的利潤空間。
同類課題研究水平概述
- 目前, 國內(nèi)外還沒有同類產(chǎn)品出現(xiàn), 市場上所說的亞克力板是指透明有機玻璃板、彩色有機玻璃板以及仿大理石亞克力板。對于透明或彩色有機玻璃板而言, 成本很高; 對于仿大理石亞克力板而言, 重量重,生產(chǎn)設(shè)備要求高。同時, 聚合生產(chǎn)時間長。而所開發(fā)產(chǎn)品是以有機玻璃預(yù)聚漿料為基料, 填充大量的火力發(fā)電廠廢棄物(粉煤灰) , 填充量幾乎可以達到100%，并且在后期開發(fā)中有望達到150%, 并且通過加入不同比例的無機阻燃劑, 尋找具有最佳阻燃效果配方。聚合成型時采用烘箱加熱, 避免了由于模具滲水而導(dǎo)致的制品表面粗糙, 模具開裂, 浪費原料等缺陷。聚合時采用梯度中聚合生產(chǎn)工序, 聚合時間大約為7h左右。
