一種高效阻燃木塑複合材料及其製備方法

2023-10-07 23:31:49

專利名稱：一種高效阻燃木塑複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於木塑複合材料技術領域，具體是涉及一種高效阻燃木塑複合材料及其製備方法。
背景技術：
木塑複合材料的主要原料是農林廢棄物和廢舊塑料，其產品主要用作木材的替代品。開發木塑複合材料對於廢棄物綜合利用、環境保護和緩解天然木材日趨緊張的壓力都具有十分重要的意義。近年來，木塑複合材料由於其良好的加工性能、機械性能和價格優勢，尤其是優異的木質感，愈來愈引起人們的重視。PVC樹脂本身屬於難燃性材料，但是由於木纖維的加入， 使材料的可燃性增加，同時由於PVC燃燒時產生大量黑煙和有毒氣體，發生火災時會給人們造成很大危害。具有消防安全隱患，限制了這種綠色環保產品的應用範圍。因此如何改變 PVC基木塑複合材料的燃燒特性，減少火災發生時有毒氣體或煙的釋放問題，成為國內外研究的熱點。由於木塑複合材料是一種新型材料，其開發和使用的歷史不長，因此已公開的木塑複合材料阻燃專利不多，而且已公開的木塑複合材料阻燃專利中木塑阻燃方法還存在一些問題。例如，申請號為200710072794. 2的專利，公開了一種分別在聚苯乙烯木塑複合材料和聚氯乙烯木塑複合材料加入以聚磷酸銨為主體的膨脹型阻燃體系的阻燃方法。該阻燃體系雖然對木塑複合材料具有良好阻燃和抑煙效果，而且阻燃體系無毒，但是聚磷酸銨價格較貴，存在著使阻燃木塑複合材料的生產成本偏高的問題；另一方面在聚磷酸銨易使木塑複合材料燃燒時產生CO的速率加大，具有CO中毒的安全隱患。又如，公開號為CN101812237A的專利中，公開了一種阻燃木塑複合材料及其製備方法，該阻燃方法用於回收塑料中加入以磷酸一氫銨、磷酸二氫銨為主體的磷酸銨類阻燃劑。雖然能夠降低了 CO的產生速率，但是並沒有有效的解決這一問題。A1203-3H20(氫氧化鋁)性能穩定，價廉無毒，具有阻燃和抑煙作用，是木塑複合材料的常用阻燃劑。但是氫氧化鋁作阻燃劑時添加量較大，通常添加量達到40%，量大時必然會導致樹脂混煉和成型時物流的流動性變差，影響材料的加工性能和機械性能，使材料成型困難。Mg(OH)2雖然阻燃效果優於氫氧化鋁，但是其耐酸性差，在酸中會很快溶解。近年來，木塑複合材料的阻燃性研究越來越受到人們的重視。如何使用阻燃材料提高高分子複合材料的阻燃性能，以及抑制複合材料燃燒或裂解時煙及有毒氣體的生產， 成為新材料開發和應用的關鍵。對易燃和可燃材料進行阻燃處理以提高防火安全性，減少火災損失，成為一項迫切的任務和戰略措施。

發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題，提供了一種高效阻燃木塑複合材料及其製備方法。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種高效阻燃木塑複合材料，以100份重量份計，原料配方為木粉50 75份；塑料樹脂10 30份；界面相容劑1 5份；衝擊改性劑0. 5 2份；潤滑劑1 3份；其它功能助劑1 5份；阻燃劑 10 30份。其中，所述木粉由鋸木粉、碎木片、木屑、刨花等木質廢棄物經過粉碎乾燥製作而成，其粒度30 120目。所述塑料樹脂為PE、PP、PVC中的一種，選用新料或回收料。所述界面相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚氯乙烯中的一種，與選用的塑料樹脂對應，即塑料樹脂為聚乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚乙烯；塑料樹脂為聚丙烯時，選用馬來酸酐接枝聚丙烯；塑料樹脂為聚氯乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚氯乙烯。所述衝擊改性劑為丙烯酸酯聚合物、氯化聚乙烯中的一種或兩種混合物。所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、甲基矽油中的一種。所述其它功能助劑包括穩定劑、增塑劑和紫外屏蔽吸收劑，其中穩定劑為鈣鋅複合穩定劑或鋇鋅穩定劑，增塑劑為環氧大豆油、氯化石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲二丁酯中的一種，紫外屏蔽吸收劑為二氧化鈦、 氧化鋅、水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯中的一種。所述阻燃劑為氫氧化鋁、有機超細化膨潤土、有機超細化硼酸鋅中的一種或兩種的混合物，其中有機超細化膨潤土、硼有機超細化酸鋅所採用的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑，經偶聯劑處理的膨潤土和硼酸鋅乾燥後，機械研磨成500 800目顆粒。一種高效阻燃木塑複合材料的製備方法，包括以下步驟a、將木粉在120°C乾燥箱中乾燥4個小時，進行脫脂和烘乾，使其含水率小於2%，去除木粉中的結合水，增加木粉與塑料粉高聚物的界面相容性；b、選用鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑作為偶聯劑，用丙酮為母液稀釋至20%體積比，用稀釋後偶聯劑溶液噴灑處理膨潤土、硼酸鋅對其進行有機化改性，烘乾後經機械研磨成500 800目顆粒；C、按照比例依次把木粉、塑料樹脂、界面相容劑、衝擊改性劑、潤滑劑、其它功能助劑和阻燃劑加入到具有加熱功能的高速混合機中， 混合均勻，製得預混料，溫度控制在70 80°C，高速混合15min 20min ；d、將預混料置於 145 150°C的雙輥塑煉機中進行混合塑化5 lOmin，經熱壓機於173 180°C模壓成型， 製得所述的高效阻燃木塑複合材料。本發明通過膨潤土、硼酸鋅有機化處理與氫氧化鋁復配成新型阻燃劑，能在保持材料力學性能基本不變的前提下提高木塑複合材料的阻燃效果，同時極大地減少氫氧化鋁的用量；膨潤土、硼酸鋅有機超細化處理，解決了無機添加劑同其它成分界面相容性難，進而影響複合材料的機械性能的問題，同時滿足木塑複合材料的阻燃要求。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 一種高效阻燃木塑複合材料，以100份重量份計，原料配方為
木粉(30目)50份
PVC10 份
馬來酸酐接枝聚氯乙烯3份
衝擊改性劑氯化聚乙烯1份
丙烯酸酯聚合物1份潤滑劑
甲基矽油2份其它功能助劑
鈣鋅複合穩定劑1.4份
環氧大豆油1.4份
二氧化鈦0.2份阻燃劑
氫氧化鋁30份一種高效阻燃木塑複合材料的製備方法，包括以下步驟a、將木粉在120°C乾燥箱中乾燥4個小時，進行脫脂和烘乾，使其含水率小於2%，去除木粉中的結合水，增加木粉與塑料粉高聚物的界面相容性；b、選用鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑作為偶聯劑，用丙酮為母液稀釋至20%體積比，用稀釋後偶聯劑溶液噴灑處理膨潤土、硼酸鋅對其進行有機化改性，烘乾後經機械研磨成500 800目顆粒；C、按照比例依次把木粉、塑料樹脂、界面相容劑、衝擊改性劑、潤滑劑、其它功能助劑和阻燃劑加入到具有加熱功能的高速混合機中， 混合均勻，製得預混料，溫度控制在70 80°C，高速混合15min 20min ；d、將預混料置於 145 150°C的雙輥塑煉機中進行混合塑化5 lOmin，經熱壓機於173 180°C模壓成型， 製得所述的高效阻燃木塑複合材料。實施例2 —種高效阻燃木塑複合材料，以100份重量份計，原料配方為
木粉(100目)75份
PVC10 份
馬來酸酐接枝聚氯乙烯2份
衝擊改性劑
氯化聚乙烯0.5份
丙烯酸酯聚合物0.5份
潤滑劑
甲基矽油1份
其它功能助劑
鈣鋅複合穩定劑0.4份
鄰苯二甲酸二辛酯 0.5份二氧化鈦0.1份
阻燃劑
氫氧化鋁5份
有機化膨潤土5份 製備方法參看實施例1。
實施例3
4中高效阻燃木塑複合材料，以100份重量份計，原料配方為
權利要求
1.一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於以100份重量份計，原料配方為木粉 5(Γ75份；塑料樹脂1(Γ30份；界面相容劑廣5份；衝擊改性劑0. 5^2份；潤滑劑廣3份；其它功能助劑Γ5份；阻燃劑10 30份。
2.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述木粉由鋸木粉、碎木片、木屑、刨花木質廢棄物經過粉碎乾燥製作而成，其粒度3(Γ120目。
3.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述塑料樹脂為 PE、PP、PVC中的一種，選用新料或回收料。
4.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述界面相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚氯乙烯中的一種，與選用的塑料樹脂對應，即塑料樹脂為聚乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚乙烯；塑料樹脂為聚丙烯時，選用馬來酸酐接枝聚丙烯；塑料樹脂為聚氯乙烯時，選用馬來酸酐接枝聚氯乙烯。
5.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述衝擊改性劑為丙烯酸酯聚合物、氯化聚乙烯中的一種或兩種混合物。
6.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、甲基矽油中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述其它功能助劑包括穩定劑、增塑劑和紫外屏蔽吸收劑，其中穩定劑為鈣鋅複合穩定劑或鋇鋅穩定劑，增塑劑為環氧大豆油、氯化石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲二丁酯中的一種，紫外屏蔽吸收劑為二氧化鈦、氧化鋅、水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種高效阻燃木塑複合材料，其特徵在於所述阻燃劑為氫氧化鋁、有機超細化膨潤土、有機超細化硼酸鋅的一種或兩種的混合物，其中有機超細化膨潤土、有機超細化硼酸鋅所採用的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑中的一種，經偶聯劑處理的膨潤土和硼酸鋅乾燥後，機械研磨成50(Γ800目顆粒。
9.根據權利要求1、所述一種高效阻燃木塑複合材料的製備方法，其特徵在於所述製備方法包括以下步驟a、將木粉在120°C乾燥箱中乾燥4個小時，進行脫脂和烘乾，使其含水率小於2%，去除木粉中的結合水，增加木粉與塑料粉高聚物的界面相容性；b、選用鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑作為偶聯劑，用丙酮為母液稀釋至20%體積比，用稀釋後偶聯劑溶液噴灑處理膨潤土、硼酸鋅對其進行有機化改性，烘乾後經機械研磨成5(ΚΓ800目顆粒；C、 按照比例依次把木粉、塑料樹脂、界面相容劑、衝擊改性劑、潤滑劑、其它功能助劑和阻燃劑加入到具有加熱功能的高速混合機中，混合均勻，製得預混料，溫度控制在7(T80°C，高速混合15mirT20min ；d、將預混料置於145 150°C的雙輥塑煉機中進行混合塑化5 lOmin，經熱壓機於173 180°C模壓成型，製得所述的高效阻燃木塑複合材料。
全文摘要
一種高效阻燃木塑複合材料，由木粉50~75份、塑料樹脂10~30份、界面相容劑1~5份、衝擊改性劑0.5~2份、潤滑劑1~3份、其它功能助劑1~5份、阻燃劑10~30份製備而成，製備方法包括脫脂和烘乾木粉的步驟，有機化改性膨潤土、硼酸鋅並機械研磨的步驟，在高速混合機中混合製得預混料的步驟，在雙輥塑煉機中混合塑化再模壓成型的步驟。有機化處理的膨潤土、硼酸鋅與氫氧化鋁復配成新型阻燃劑，能在保持材料力學性能，提高木塑複合材料的阻燃效果，同時極大地減少氫氧化鋁的用量；膨潤土、硼酸鋅有機超細化處理，解決了無機添加劑同其它成分界面相容性難，進而影響複合材料的機械性能的問題，滿足木塑複合材料的阻燃要求。
文檔編號C08K3/22GK102181166SQ201110093620
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者吳永貴, 朱東鋒, 李濟吾, 蔡偉建, 陸豪 申請人:浙江工商大學