一種微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及制備方法，具體涉及一種具有微孔發(fā)泡效果的膨脹型阻燃木塑復(fù)合材料及制備方法，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]木塑復(fù)合材料是將植物纖維如木材、劍麻、甘蔗渣、稻糠、竹粉等以粉狀、纖維狀等形態(tài)作為填充物加入到熱塑性塑料中，經(jīng)過熔融加工復(fù)合得到的一類新型復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的木質(zhì)材料相比，它具有美觀、耐水、防蟲蛀、耐腐蝕、不易開裂等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于制作木材替代產(chǎn)品，如各種包裝物、托盤、倉墊板等，或制作戶外建材，如:柵欄、庭園扶手、護(hù)墻板、葡萄架等；也用于公共設(shè)施，如:公園桌椅、地板、垃圾桶等。此外，木塑復(fù)合材料大多數(shù)是采用回收資源制備而成，有利于節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)。
[0003]木塑復(fù)合材料作為包裝產(chǎn)品、室外建材或公共設(shè)施使用時(shí)對(duì)防火性能要求低，甚至沒有要求，目前對(duì)木塑復(fù)合材料的防火阻燃性能的研究較少。但近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和人民生活水平不斷提高，加上城市人口急劇膨脹、建筑物大規(guī)模化、樓層高層化、設(shè)備復(fù)雜化、倉儲(chǔ)物密集化的發(fā)展趨勢(shì)，建筑物火災(zāi)頻繁發(fā)生，造成嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，給社會(huì)和個(gè)人造成慘重的損失。
[0004]近年來，采用膨脹型阻燃劑賦予木塑復(fù)合材料良好的阻燃性能是木塑復(fù)合材料阻燃改性的發(fā)展趨勢(shì)。膨脹型阻燃劑(IFR)最早用于防火涂料之中，是一種環(huán)境友好的阻燃劑，具有無鹵，低煙，低毒，無腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的廣泛關(guān)注。膨脹型阻燃劑主要是通過凝聚阻燃機(jī)理發(fā)揮阻燃作用，它可以在高溫作用下，在被阻燃材料表面形成很厚的膨脹炭層，隔絕熱量和氧氣的流通，在燃燒早期將燃燒終止，從而得到良好的阻燃效果。
[0005]但由于木塑復(fù)合材料木粉含量較高，膨脹型阻燃劑難以有效形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)，降低木塑復(fù)合材料的阻燃效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料及制備方法，具有微孔發(fā)泡效果，能有效地提高木塑復(fù)合材料的阻燃性能，而且具有較好的力學(xué)性會(huì)泛。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料，由以下重量份的組分組成:植物纖維40?250份、聚烯烴塑料80~120份、阻燃劑26~100份、相容劑1~10份、潤滑劑1~5份。
[0008]所述的植物纖維為木粉、甘蔗渣、稻糠、竹粉、鋸肩、劍麻中的一種或幾種的任意比混合；植物纖維材料的顆粒為40?200目。
[0009]所述的植物纖維也可以采用改性的植物纖維，其改性方法為將5份磷酸三丁酯配制成10%的水分散液，噴淋于攪動(dòng)的植物纖維表面，放入60°C下烘干，得到磷酸三丁酯改性植物纖維。
[0010]所述的聚烯烴塑料是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或兩種的任意比混合物。
[0011]所述的阻燃劑由2.5?10份紅磷、10?30份聚磷酸銨、3.5?10.5份三聚氰胺、2.5?10份硼酸鋅、5?30份無機(jī)氫氧化物、2.5?10份鐵銹組成。
[0012]所述的無機(jī)氫氧化物為氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或兩種的任意比混合物。
[0013]所述的相容劑由一種分子量為40000~500000的聚烯烴接枝共聚物和一種分子量為1000~5000的聚烯烴蠟接枝共聚物按7:0~0:7的比例組成。
[0014]所述的聚烯烴是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或兩種的任意比混合；聚烯烴蠟是聚乙烯蠟、EVA蠟中的一種或兩種的任意比混合物。
[0015]述的聚烯烴接枝共聚物和聚烯烴蠟接枝共聚物所采用的單體是馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一種或多種接枝共聚物。
[0016]所述的潤滑劑為硬脂酸、洗衣粉、磷酸三丁酯中的一種或多種的任意比混合物；其中磷酸三丁酯為阻燃型增塑劑。
[0017]一種微孔發(fā)泡阻燃型聚烯烴基木塑復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)將稱取的植物纖維、阻燃劑和相容劑放入高速混合機(jī)中，在100°c下熱混5分鐘，待溫度降至常溫下，將稱取的塑料、潤滑劑投入到高速混合機(jī)中再混合10分鐘，得混合好的物料；
(2)將步驟(1)得到的混合好的物料投入到機(jī)筒溫度為150~200°C、口模溫度為150~180°C、螺桿轉(zhuǎn)速為60~200 r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒，然后采用注射成型，即制得微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料。
[0018]一種微孔發(fā)泡阻燃型聚烯烴基木塑復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:將塑料和相容劑在雙輥開煉機(jī)上預(yù)先混合均勻，隨后依次添加植物纖維、阻燃劑、潤滑劑進(jìn)一步混煉均勻，放于模具中熱壓成型，即制得微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料。
[0019]一種微孔發(fā)泡阻燃型聚烯烴基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:將塑料和相容劑在密煉機(jī)上預(yù)先混合均勻，隨后再按配比將其與植物纖維、阻燃劑、潤滑劑在密煉機(jī)中進(jìn)一步混煉均勻，然后放于模具中熱壓成型，即制得微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明配方中含有鐵銹，不僅可以阻燃劑，還可以作為抑煙劑；制備方法簡單科學(xué)，節(jié)能環(huán)保。
[0021](2)本發(fā)明所制備的微孔發(fā)泡型阻燃木塑復(fù)合材料采用膨脹型阻燃體系，具有微孔發(fā)泡效果，能有效地提高木塑復(fù)合材料的阻燃性能。測(cè)試表明:聚乙烯基微孔發(fā)泡型阻燃木塑復(fù)合材料，平均熱釋放速率從210 kff/m2降低至107 kW/m2，被點(diǎn)燃的時(shí)間從未改性的27 s延長至66 s，增加了 39 s，氧指數(shù)從21.8增加到31.4 ;而且在燃燒過程能形成微發(fā)泡的炭層結(jié)構(gòu)，該炭層具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，不易脫落，能很好地阻止火焰的蔓延和燃燒的擴(kuò)散。
[0022](3)與未增容改性的空白木塑復(fù)合材料相比，本發(fā)明所制備的微孔發(fā)泡型阻燃木塑復(fù)合材料采用高效的相容劑，在保持良好的阻燃效果的條件下維持良好的力學(xué)性能。聚乙烯基的微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從未改性木塑復(fù)合材料的11.9 MPa提高至29.8 MPa，沖擊強(qiáng)度從未改性木塑復(fù)合材料的4.3 kj/m2提高至10.1 kj/m2。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，這些實(shí)例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0024]實(shí)施例1
一種微孔發(fā)泡阻燃效果的木塑復(fù)合材料，由植物纖維、塑料、阻燃劑、相容劑、潤滑劑組成，其配比如下:100份聚乙烯塑料，100份木粉，阻燃劑由5份紅磷、20份聚磷酸銨、7份三聚氰胺、5份硼酸鋅、20份無機(jī)氫氧化物、5份鐵銹組成，添加7份聚乙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的接枝共聚物以及2份聚乙烯蠟與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的接枝共聚物，潤滑劑由5份阻燃型增塑劑、1份硬脂酸和1份洗衣粉組成；
制備方法包括如下步驟:
(1)將5份磷酸三丁酯配制成10%的水分散液，噴淋于攪動(dòng)的木粉表面，放入60°C下烘干，得到磷酸三丁酯改性的木粉；
(2)將稱取的塑料、相容劑放入180°C開煉機(jī)中混煉10分鐘，得到混煉均勻的聚合物基體，再加入植物纖維混煉5分鐘，繼續(xù)加入阻燃劑和潤滑劑混煉15分鐘，得到混煉均勻的復(fù)合材料；
(3)將步驟(2)得到的熱混料放入190°C的平板硫化機(jī)中熱壓5分鐘，然后轉(zhuǎn)移到常溫下的平板硫化機(jī)中冷壓5分鐘，即制得微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料。經(jīng)測(cè)試，制備得到的木塑復(fù)合材料平均熱釋放速率為144 kff/m2,點(diǎn)燃時(shí)間為51s，氧指數(shù)為29.3，拉伸強(qiáng)度29.3MPa，沖擊強(qiáng)度 8.3 kj/m2。
[0025]實(shí)施例2
一種微孔發(fā)泡阻燃效果的木塑復(fù)合材料，由植物纖維、塑料、阻燃劑、相容劑、潤滑劑組成，其配比如下:100份聚乙烯塑料，25份稻糠，阻燃劑由5份紅磷、20份聚磷酸銨、7份三聚氰胺、5份硼酸鋅、20份無機(jī)氫氧化物、5份鐵銹組成，添加7份聚乙烯與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的接枝共聚物以及2份聚乙烯蠟與馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的接枝共聚物，潤滑劑由5份阻燃型增塑劑、1份硬脂酸和1份洗衣粉組成；
制備方法包括如下步驟:
(1)將稱取的塑料、相容劑放入200°C密煉機(jī)中混煉5分鐘，得到混煉均勻的聚合物基體，再按配比將聚合物基體和植物纖維混煉15分鐘，繼續(xù)加入阻燃劑和潤滑劑混煉5分鐘，得到混煉均勻的復(fù)合材料；
(2)將步驟(1)得到的熱混料放入190°C的平板硫化機(jī)中熱壓10分鐘，然后轉(zhuǎn)移到常溫下的平板硫化機(jī)中冷壓3分鐘，即制得微孔發(fā)泡阻燃型木塑復(fù)合材料。經(jīng)測(cè)試，制備得到的木塑復(fù)合材料平均熱釋放速率為152 kff/m2,點(diǎn)燃時(shí)間為65s，氧指數(shù)為27.9，拉伸強(qiáng)度26.8MPa，沖擊強(qiáng)度 10.0 kj/m2。
[0026]實(shí)