一種阻燃型pvc木塑復(fù)合材料用納米碳酸鈣的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧 的表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PVC木塑復(fù)合材料兼具木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)，如尺寸穩(wěn)定性好，耐腐蝕，耐蟲蛙，易加 工成型，并且可回收利用。木塑復(fù)合材料在北美尤其是美國(guó)已經(jīng)成為優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。它們正被應(yīng) 用在各種新的場(chǎng)合中，如蓋板、碼頭、景觀材料、圍墻、標(biāo)志桿、鋪地板塊、鐵路枕木、運(yùn)動(dòng)場(chǎng) 器械、Π 窗框架、建筑物、模塑成型的汽車內(nèi)部?jī)x表等。但其應(yīng)用領(lǐng)域大多有阻然要求，因此 賦予木塑復(fù)合材料良好的阻燃性能是運(yùn)類材料發(fā)展的需要。目前木塑復(fù)合材料阻燃劑大多 極性較強(qiáng)，與聚合物機(jī)體相容性較差，添加量少時(shí)，達(dá)不到阻燃的效果。運(yùn)些阻燃劑添加量 大時(shí)，容易與基體界面產(chǎn)生空隙，降低木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0003] 中國(guó)專利CN 101143952 A公開了一種分別在聚氯乙締木塑復(fù)合材料和聚苯乙締 木塑復(fù)合材料中加入W聚憐酸錠為主的膨脹型阻燃體系的阻燃方法。聚憐酸錠的加入可W 有效地增加木塑復(fù)合材料的極限氧指數(shù)，降低熱釋放速率，但其添加量大導(dǎo)致材料力學(xué)性 能大幅下降。
[0004] 中國(guó)專利CN 105111614 A公開了一種無(wú)毒環(huán)保阻燃的PVC木塑材料制備方法，該 方法通過添加高嶺±來(lái)達(dá)到一定的阻燃作用，但其效果有限。
[0005] 納米碳酸巧作為一種新型功能性無(wú)機(jī)材料，被廣發(fā)運(yùn)用于橡膠、塑料、涂料、密封 膠、油墨及造紙等行業(yè)。由于納米碳酸巧粒徑小、比表面能高，經(jīng)過表面改性后使其具有一 般無(wú)機(jī)填料所沒有的表面活性，近年來(lái)在PVC木塑復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用。但未經(jīng)表面改 性的納米碳酸巧難W均勻分散于復(fù)合材料，不僅發(fā)揮不了納米材料的功效，反而會(huì)降低制 品的力學(xué)性能。目前對(duì)納米碳酸巧改性的方法中，主要選用的表面處理劑通常為脂肪酸或 其鹽。但PVC木塑復(fù)合材料與脂肪酸或脂肪酸鹽的相容性較差，很難與納米碳酸巧填料有效 結(jié)合，導(dǎo)致基體與填料的界面粘結(jié)力差，從而造成復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度不高。
[0006] 因此，尋找一種能賦予PVC木塑材料優(yōu)良阻燃性并使其保持其良好的力學(xué)性能的 納米碳酸巧填料顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有納米碳酸巧改性存在的問題，提供一種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料 用納米碳酸巧的表面處理方法。該方法通過采用甜菜堿與憐酸醋對(duì)納米碳酸巧進(jìn)行表面改 性，使得納米碳酸巧在復(fù)合材料中具有良好的相容性和分散性，提高PVC樹脂與木質(zhì)纖維的 界面粘結(jié)力，對(duì)PVC木塑復(fù)合材料增強(qiáng)增初的同時(shí)還具有較好的阻燃作用。
[000引本發(fā)明是基于W下原理實(shí)現(xiàn)的：
[0009]本方案采用憐酸醋陰離子表面活性劑和甜菜堿兩性表面活性劑對(duì)納米碳酸巧進(jìn) 行表面改性。由于甜菜堿表面活性劑具有優(yōu)良的溶解性和配伍性，與憐酸醋表面活性劑復(fù) 配可提高表面處理效果。甜菜堿為生物堿，而木質(zhì)纖維多呈酸性，甜菜堿處理后的納米碳酸 巧與木質(zhì)纖維有良好的相容性。憐酸醋既是一種納米碳酸巧表面處理劑，也是PVC木塑復(fù)合 材料常用的阻燃劑，通過與甜菜堿復(fù)配包覆在納米碳酸巧表面，使其具有P-N協(xié)同效應(yīng)，再 加上納米碳酸巧在PVC木塑復(fù)合材料里的高量填充，阻燃效果更為顯著。
[0010]為實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0011] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[001^ (1)將抑=6.5~7.5、比表面積為18~25m2/g、質(zhì)量濃度為13~16%的納米碳酸巧 懸浮漿液，加熱至50~70°C，保持恒溫；
[0013] (2)再向步驟(1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，持續(xù)攬拌30~ 60min得改性漿液；
[0014] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，干燥，粉碎，分級(jí)，得 PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0015] 優(yōu)選地，W上所述納米碳酸巧漿液是通過化學(xué)沉淀法制備呈類立方狀。具體制備 方法:選取碳酸巧含量大于98%的石灰石在llOCrC下般燒3小時(shí)得到生石灰。生石灰與60± 5°C水按重量比1:5進(jìn)行充分消化得到熟石灰漿。將熟石灰漿過篩除渣后，加入自來(lái)水，稀釋 至質(zhì)量濃度9.5~12.5%，并將其冷凍至18~22°C。通入凈化、冷卻后C〇2體積濃度30~35% 的石灰害氣與處理后的石灰漿進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)液pH值<7.5時(shí)，碳酸化反應(yīng)完成，審U 得所需納米碳酸巧懸浮漿液。
[0016] 優(yōu)選地，W上所述復(fù)合表面處理劑中甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為1~6:1。
[0017] 優(yōu)選地，W上所述為甜菜堿和憐酸醋的加入量為懸浮漿液中碳酸巧干基質(zhì)量的 1.5 ~3.2%。
[0018] 優(yōu)選地，W上所述復(fù)合表面處理劑制備方法如下:在50~70°C熱水中加入憐酸醋， 配制成質(zhì)量濃度為10%的憐酸醋溶液，攬拌2~5min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合 表面處理劑。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明制備的納米碳酸巧產(chǎn)品分散良好，與PVC樹脂及木粉有良好的相容性，可 進(jìn)行高量填充，還能賦予木塑復(fù)合材料較好的加工性能，提高復(fù)合材料力學(xué)性能，具有較好 阻燃效果，美化制品外觀，起到功能化改性作用。
[0021] 2、本發(fā)明方法中采用憐酸醋和甜菜堿復(fù)配成表面處理劑，憐酸醋既是一種表面處 理劑，也是PVC木塑復(fù)合材料常用的阻燃劑，通過與甜菜堿復(fù)配包覆在納米碳酸巧表面，使 其具有P-N協(xié)同效應(yīng)，再加上納米碳酸巧在PVC木塑復(fù)合材料里的高量填充，阻燃效果更為 顯著。
[0022] 3、本發(fā)明將憐酸醋作為表面處理劑，在木塑復(fù)合材料的制備過程中省掉了添加阻 燃劑混合均勻步驟，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高生產(chǎn)效率。
[0023] 4、本發(fā)明方法所用原料廉價(jià)易得，工藝簡(jiǎn)單可行，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有較好 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[0027] (1)將抑=6.8、比表面積為18.2mVg、質(zhì)量濃度為15 %的納米碳酸巧懸浮漿液，加 熱至50°C，保持恒溫；
[0028] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的2.5%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為4:1，持續(xù)攬拌 30min，得改性漿液；
[0029 ] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，120°C下干燥，粉碎，分 級(jí)，得PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0030] 所述復(fù)合表面處理劑的制備方法如下：在50°C熱水中加入憐酸醋，配制成質(zhì)量濃 度為10%的憐酸醋溶液，攬拌2min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合表面處理劑。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[003；3 ] (1)將抑=6.8、比表面積為17.9m2/g、質(zhì)量濃度為13 %的納米碳酸巧懸浮漿液，加 熱至70°C，保持恒溫；
[0034] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的1.8%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為4:1，持續(xù)攬拌 45min，得改性漿液；
[0035] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，110°C下干燥，粉碎，分 級(jí)，得PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0036] 所述復(fù)合表面處理劑的制備方法如下：在70°C熱水中加入憐酸醋，配制成質(zhì)量濃 度為10%的憐酸醋溶液，攬拌3min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合表面處理劑。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] 一種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[0039] (1)將抑=7.0、比表面積為25.2mVg、質(zhì)量濃度為13 %的納米碳酸巧懸浮漿液，加 熱至60°C，保持恒溫；
[0040] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的3.2%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為4:1，持續(xù)攬拌 60min，得改性漿液；
[0041] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，130°C下干燥，，粉碎， 分級(jí)，得PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0042] 所述復(fù)合表面處理劑的制備方法如下：在60°C熱水中加入憐酸醋，配制成質(zhì)量濃 度為10%的憐酸醋溶液，攬拌5min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合表面處理劑。
[0043] 實(shí)施例4
[0044] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[0045] (1)將抑=7.1、比表面積為22.3m2/g、質(zhì)量濃度為13.5%的納米碳酸巧懸浮漿液， 加熱至50°C，保持恒溫；
[0046] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的2.5%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為6:1，持續(xù)攬拌 40min，