基本信息
- 项目名称：
- 阻燃隔热亚克力板材的制作
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本产品是由有机玻璃预聚料、粉煤灰、着色颜料、阻燃剂和消泡剂经混合、浇注聚合而成。该产品颜色各异，表面硬度及光泽度高，隔热温差为20 ℃，燃烧等级为FH-3-15 mm／min，不仅具有质轻、易成型加工、阻燃隔热功能，而且还可增加废物利用率、减少环境污染、降低生产成本， 可广泛应用在建筑、家装行业。本产品符合节能环保的可持续发展战略。它启发人们关注循环经济, 关注环境保护。
- 详细介绍：
- 目前，地球上已累积的废物，其利用或资源化仍很艰难，就废弃粉煤灰而言，中国年产量可达10亿吨以上，其中有50%未被利用，粉煤灰亚克力板的研究与应用正好响应了废弃资源再利用的理念，拓展了环境保护的视野。 现在，市场上所出现的浇铸亚克力板材的生产原料主要为有机玻璃预聚浆料、颜料和大理石填料等。对于普通的亚克力板材而言, 成本很高; 对于用于橱柜台面等亚克力板材而言, 重量重,生产设备要求高。同时, 实验室生产浇铸亚克力板材时通常采用水浴加热方式，如果模具不慎进水，将导致制品表面不够光滑，出现缩孔、气泡等现象甚至出现爆聚，增加生产成本，而且成型时间太长，浪费了大量的资源。 经我们技术改进后生产的浇铸亚克力板材有两大技术优势： 1．火力发电厂废弃物的添加量可达90%－100%, 基本可以达到有机玻璃浆料与粉煤灰用量1:1, 不仅节约了资源、增加了废物利用率、降低环境污染、提高社会经济效益, 符合国家节能环保要求, 而且同普通亚克力板材比生产成本大大降低，同时用于橱柜台面等亚克力板材比重量大大减少。 2．加热方式采用烘箱加热，避免了传统水浴加热容易渗水的缺陷，采用梯度中聚聚合工艺使聚合时间缩短至7h左右大大降低了聚合生产时间, 提高了产品生产效率。 一、制作工艺流程 1. 原料的精制：采用减压蒸馏法对单体MMA精制，采用重结晶法精制引发剂； 2. 预聚：通过本体聚合法对MMA单体进行一次聚合（即预聚）至适当的粘度； 3. 混料：将预聚料与适度颗粒大小的粉煤灰、着色颜料、阻燃剂等改性试剂进行均匀共混； 4. 浇铸成型：将混料灌入处理好的模具中进行中聚和后聚； 5. 材料的后处理：将产品脱模、打磨、抛光。 二、主要性能特点 本产品性能的四个亮点在于: 1、隔热效果。图2为用相同强度的红外灯同时照射改性前后的亚克力板材， 每隔五分钟记录一次, 结果显示其速度比普通亚克力板升温速度至少要慢1~1.5倍左右。在最终温度趋于稳定时温差可达20℃左右。 2、阻燃效果。采用GB/T 2408-1996 GB/T 2408-1996标准对所生产产品进行燃烧试验测试, 其燃烧等级为FH-3-15 mm／min, 而在相同条件下测得普通亚克力板材的燃烧等级为FH-3-30mm／min。表1为下直径为10mm, 长度为100mm, 阻燃剂配比量分别为0%、10%、15%、20%、25%、30%, 其他配料均相等的六根粉煤灰亚克力板竖直燃烧所得数据。 表1 不同阻燃剂燃加入量亚克力板的燃烧情况 阻燃剂加入量/% 0 10 15 20 25 30 燃烧时间/min 2.5 3.4 4.2 5.1 6.2 6.3 燃烧长度/mm 75 75 75 75 75 75 3、采用CDR-4P差动热分析仪对所生产产品进行Tg测试。Tg均提高5－10℃。 4、采用LX-D邵氏硬度计对所生产产品进行硬度测试。与一般的亚克力板材硬度均提升了10－15HD。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 中国粉煤灰的总利用率还不到年排放的50％粉煤灰因其含有耐热和化学性质的球形中空微且价格低廉，故可作为一种良好的保温隔热材料填充改性亚克力板材，不仅可以满足装饰效果、降低生产成本、提高热学性能，而且具有隔热和保温功能，实现节能减排，更加低碳环保，而它的综合性能并不亚于市场上的亚克力板材。 创新点 1、增加了废物利用率, 降低环境污染, 提高社会与经济效益。 2、利用粉煤灰自身的物理性能使所生产产品具有隔热保温功能且其热学性能及硬度均有不同程度提升, 生产成本大大降低。。 3、采用无机阻燃剂填充改性亚克力板材使所生产产品具有阻燃功能。 技术关键 1、明确粉煤灰亚克力板材聚合生产工艺, 包括预聚合、后聚合成型温度及时间等。 2、寻找最佳原料配比, 包括粉煤灰、无机阻燃剂用量等，使产品综合性能最优。 3、控制浇铸粘度以及快速定型温度与时间，保证产品的外观质量，提高产品生产效率。 主要技术指标 1、采用GB/T 2408-1996标准对所生产产品进行燃烧试验测试, 评定燃烧等级。燃烧等级为FH-3-15 mm／min。 2、根据1976年美国军方MIL-E-46136改装自制隔热温差装置, 并利用其对所生产产品进行隔热温差测试。10mm厚的粉煤灰亚克力板材隔热温差为20℃左右。 3、采用CDR-4P差动热分析仪对所生产产品进行Tg测试。Tg均提高5－10℃。 4、采用LX-D邵氏硬度计对所生产产品进行硬度测试。硬度均提升了10－15HD。
科学性、先进性
- 现在，市场上所出现的浇铸亚克力板材的生产原料主要以有机玻璃预聚浆料颜料和大理石填料等。对于普通的亚克力板材而言, 成本很高; 对于用于橱柜台面等亚克力板材而言, 重量重,生产设备要求高。同时, 实验室生产浇铸亚克力板材时通常采用水浴加热方式，如果模具不慎进水，将导致制品表面不够光滑，出现缩孔、气泡等现象甚至出现爆聚，增加生产成本，而且成型时间至少需要24小时，耗时太长，浪费了大量的资源。 经我们技术改进后生产的浇铸亚克力板材有两大技术优势： 一、火力发电厂废弃物的添加量可达90－100%, 基本可以达到有机玻璃浆料与粉煤灰用量1:1, 不仅节约了资源、增加了废物利用率、降低环境污染、提高社会与经济效益, 符合国家节能环保要求, 而且同普通亚克力板材比生产成本大大降低，同时用于橱柜台面等亚克力板材比重量大大减少。 二、加热方式采用烘箱加热，避免了传统水浴加热容易渗水的缺陷，采用梯度中聚聚合工艺使聚合时间缩短至7h左右，大大降低了聚合生产时间, 提高了产品生产效率。
获奖情况及鉴定结果
- 本产品于2011年3月24日参加陕西理工学院材料学院第二届大学生科技创新“挑战杯”竞赛中晋级，并推荐参加2011年陕西理工学院第四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。 本产品于2011年4月2日参加2011年陕西理工学院第四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中晋级，并推荐参加第八届西安高新“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 本作品可以实物、图片、录像等形式展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本产品可广泛应用于建筑装饰、家居用品、交通标识以及广告招牌等方面。随着建筑节能标准的出台, 低碳、低能耗、保温隔热建筑材料成为主流发展趋势, 我们的产品基于节能环保理念, 具有阻燃和隔热功能, 而且质量轻、成本低、Tg和硬度高等优势, 目前市场上暂无同类产品出现。同时, 开发这种产品所带来的社会与经济效益是不可估量的, 一旦被工业化生产，必然影响广大消费者, 刺激消费市场。 本产品符合节能环保的可持续发展战略。它启发人们关注循环经济, 关注环境保护。经核算, 厚10mm板材总成本约为200元／m2, 而目前同样厚度的亚克力板材市场价大约为450元／m2, 故我们的产品适合大众化消费,具有很大的利润空间。
同类课题研究水平概述
- 目前, 国内外还没有同类产品出现, 市场上所说的亚克力板是指透明有机玻璃板、彩色有机玻璃板以及仿大理石亚克力板。对于透明或彩色有机玻璃板而言, 成本很高; 对于仿大理石亚克力板而言, 重量重,生产设备要求高。同时, 聚合生产时间长。而所开发产品是以有机玻璃预聚浆料为基料, 填充大量的火力发电厂废弃物(粉煤灰) , 填充量几乎可以达到100%，并且在后期开发中有望达到150%, 并且通过加入不同比例的无机阻燃剂, 寻找具有最佳阻燃效果配方。聚合成型时采用烘箱加热, 避免了由于模具渗水而导致的制品表面粗糙, 模具开裂, 浪费原料等缺陷。聚合时采用梯度中聚合生产工序, 聚合时间大约为7h左右。
