一種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，由以下經(jīng)科學(xué)配比的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂4～6份、引發(fā)劑0.4～0.8份、聚鋁硅氧烷5～7份、木質(zhì)纖維粉50～55份、塑料20～25份、阻燃劑4～8份、相容劑2～5份、玻璃纖維1～4份、劍麻纖維4～7份、氧化鋁空心球5～7份、分散劑0.3～0.6份、潤滑劑1～4份、增韌劑1～3份。本發(fā)明具有阻燃劑添加量小、阻燃性能好、力學(xué)性能優(yōu)等特點(diǎn)，是現(xiàn)時(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前途較好的木塑復(fù)合材料。
【專利說明】
一種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，屬于木塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 木塑復(fù)合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)是采用熱塑性塑料材料作為基 體，以預(yù)處理的植物粉末或木纖維作為填料或增強(qiáng)體，按一定比例與添加所需的各種助劑 進(jìn)行混合，經(jīng)過擠出、層壓、模壓或者注塑的方式制備成的一種復(fù)合材料。其具有較好的彈 性模量、抗壓、抗彎曲、耐用等性能，同時(shí)還具有原料資源化、成本經(jīng)濟(jì)化、產(chǎn)品可塑化、使用 環(huán)?；突厥赵偕忍攸c(diǎn)。因此，木塑復(fù)合材料可在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 木塑復(fù)合材料雖然兼具木材和塑料的一些雙重性能，以及其對(duì)環(huán)境友好和可回收 等優(yōu)良特點(diǎn)，但是，由于木塑復(fù)合材料是兩種易燃物的結(jié)合體，其易燃性成為木塑復(fù)合材料 明顯的缺點(diǎn)，從而在一定的程度上抑制了其應(yīng)用范圍。因此，對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行阻燃處 理，已成為了推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。
[0004] 目前，在木塑復(fù)合材料中大多數(shù)都是采用添加阻燃劑的傳統(tǒng)方式來提高木塑復(fù)合 材料的阻燃性，常用的阻燃劑有鹵系型(如四溴二季戊四醇）、無機(jī)填充型(如氫氧化鎂）、膨 脹型（聚磷酸銨)和協(xié)同型(氧化銻）。雖然添加這些阻燃劑能獲得一定阻燃性能，但還是存 在一些問題：鹵系型阻燃劑燃燒過程中產(chǎn)生的污染物，對(duì)環(huán)境與人類構(gòu)成很多威脅;填充型 阻燃劑添加量比較大，對(duì)材料的機(jī)械力學(xué)性能影響比較大;膨脹型阻燃劑能降低木纖維的 熱降解溫度，也會(huì)影響到木塑復(fù)合材料的機(jī)械力學(xué)性能；協(xié)同型阻燃劑不能在木塑復(fù)合材 料中單獨(dú)使用，其只能起到協(xié)同的輔助作用。
[0005] 為了解決這個(gè)技術(shù)問題，人們對(duì)木塑復(fù)合材料阻燃處理方法進(jìn)行深入的研究。近 年來，本技術(shù)領(lǐng)域在其阻燃工藝處理方法上已取得一定的研究成就，如名稱為"阻燃型木塑 復(fù)合材料及其制備方法（中國專利授權(quán)公告號(hào)：CN101570639B)"的專利公開了一種阻燃型 木塑復(fù)合材料及其制備方法，其所用的阻燃劑是以焦磷酸三聚氰胺鹽或聚磷酸三聚氰胺鹽 為主體、以淀粉為輔助成炭劑、4A分子篩為協(xié)效劑、硼酸鋅為抑煙劑構(gòu)成的膨脹型阻燃劑。 雖然該方法能獲得較好的阻燃性能，但是添加量比較大，既不經(jīng)濟(jì)，且導(dǎo)致材料成本增高， 況且對(duì)其力學(xué)性能也不利。因此，繼續(xù)研究與探索木塑復(fù)合材料具有較高阻燃性是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中膨脹阻燃劑添加量比較大，對(duì)其力學(xué)性能不利的技術(shù)問題， 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種添加量小、阻燃性能佳、力學(xué)性能好的復(fù)配式高 阻燃型木塑復(fù)合材料。
[0007] -種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸 樹脂4~6份、引發(fā)劑0.4~0.8份、聚鋁硅氧烷5~7份、木質(zhì)纖維粉50~55份、塑料20~25份、 阻燃劑4~8份、相容劑2~5份、玻璃纖維1~4份、劍麻纖維4~7份、氧化鋁空心球5~7份、分 散劑0.3~0.6份、潤滑劑1~4份、增韌劑1~3份。
[0008] 優(yōu)選地，
[0009] -種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸 樹脂5份、引發(fā)劑0.6份、聚鋁硅氧烷6份、木質(zhì)纖維粉52份、塑料22份、阻燃劑6份、相容劑4 份、玻璃纖維2份、劍麻纖維5份、氧化鋁空心球6份、分散劑0.5份、潤滑劑3份、增韌劑2份。
[0010] 所述的引發(fā)劑由2~4份過氧化二苯甲酰、1~3份過氧化硫酸銨制成；
[0011] 所述的木質(zhì)纖維粉是由木肩、竹肩、農(nóng)作物秸桿粉以及稻殼粉等植物纖維粉所組 成，并按照以下順序進(jìn)行處理：
[0012] A)先將木質(zhì)纖維粉粉碎成60~100目，然后用50~60°C、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的堿醇溶液 (氫氧化鈉與乙醇組成的)浸泡1~2h，最后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的乙酸調(diào)至pH為5~7;
[0013] B)加入0.4~0.7 %復(fù)合酶(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4~1 %果膠酶和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~1 %纖 維素酶組成），球磨40~60min;
[0014] C)在步驟B所得酶溶液中依次加入2%二甲基硅油，并置于頻率為30~40KHZ超聲 機(jī)上超聲20~25min，過濾；
[0015] D)在110~120°C干燥至含水率為1~3%，即可得到改性木質(zhì)纖維粉。
[0016] 所述的塑料由30~35份聚乙烯(PE)、10~15份聚氯乙烯(PVC)組合而成，并按照以 下方式進(jìn)行處理：取塑料20~25份，將引發(fā)劑0.4~0.8份、聚鋁硅氧烷5~7份加入至塑料 中，混勻，將混合料加入擠出機(jī)于150~190 °C下擠出造粒，得到改性塑料；
[0017] 所述的阻燃劑由1~3份碳酸氫銨、10~15份磷酸二氫銨、2~7份甲基膦酸二甲酯、 10~15份蒙脫土、25~30份季戊四醇組合而成；
[0018] 所述的相容劑由6~8份馬來酸酐接枝聚乙烯、1~3份乙烯/丙烯酸共聚物混合后 組合而成；
[0019] 所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉;潤滑劑為聚乙烯蠟;增韌劑為乙烯/辛烯酸共聚 物；
[0020] 所述的玻璃纖維、劍麻纖維的長度為2~5mm。
[0021]環(huán)氧丙烯酸樹脂是常溫低粘度的液體，有利于木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、劍麻纖維粉 與聚合物相互之間產(chǎn)生物理纏繞和均勻分散的協(xié)調(diào)作用，同時(shí)，其還能增加纖維的浸潤性 和粘結(jié)性，從而提高復(fù)合材料的強(qiáng)度。
[0022] 聚鋁硅氧烷在復(fù)合材料中具有低降解速率，促進(jìn)成炭的作用。在燃燒過程中，聚鋁 硅氧烷與復(fù)合材料的降解產(chǎn)物發(fā)生相互作用，產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，Si和A1積聚在材料表面形成 均勻、致密的Si、Al絕緣層，有效地阻止氧氣、熱量以及可燃性氣體的傳遞，從而有效改善了 復(fù)合材料的阻燃性能。同時(shí)，聚鋁硅氧烷能改善塑料和木質(zhì)纖維粉兩者之間的相容性，從而 使木塑復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。
[0023] 雖然常規(guī)的堿醇處理能溶解木質(zhì)纖維粉中的部分果膠和半纖維素等低分子雜質(zhì)， 但未能完全除去雜質(zhì)。因此，在本發(fā)明中添加果膠酶和纖維素酶，使木質(zhì)纖維粉中的果膠和 半纖維素得到充分溶解，至纖維表面變得更粗糙，從而增強(qiáng)了纖維與樹脂界面之間粘結(jié)力。 同時(shí)，雜質(zhì)溶解后木質(zhì)纖維粉表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生空隙，有利于二甲基硅油的滲透和緊 密包覆木質(zhì)纖維粉，使得木質(zhì)纖維粉能很好地與塑料相融合于一體，從而使得復(fù)合材料具 有很好的可塑性。
[0024] 阻燃劑是由無機(jī)類與有機(jī)類阻燃劑復(fù)配而成，充分利用無機(jī)、有機(jī)類阻燃劑的阻 燃效果，使阻燃性能更佳優(yōu)越。同時(shí)，還用碳酸氫銨、磷酸二氫銨、甲基膦酸二甲酯去取代聚 磷酸鹽，以減少了聚磷酸鹽的用量，同時(shí)還能降低對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的不利因素。
[0025] 在復(fù)合材料制備過程中，氧化鋁空心球能與木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、劍麻纖維之間 發(fā)生摩擦作用，使纖維束分裂成更小的纖維，而增加了纖維的表面面積與基體的有效結(jié)合， 從而提高復(fù)合材料的性能；同時(shí)，氧化鋁空心球具有良好隔熱功能，在燃燒過程中能抑制熱 量傳遞，增加復(fù)合材料的阻燃性能。此外，玻璃纖維、劍麻纖維與木質(zhì)纖維粉復(fù)配，發(fā)生協(xié)同 效應(yīng)后，而提高復(fù)合材料力學(xué)的性能和較高的難燃性能。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0027] 1、聚鋁硅氧烷不僅能有效地阻止氧氣、熱量以及可燃性氣體的傳遞，而且還能改 善塑料和木質(zhì)纖維粉兩者之間的相容性，這樣既能有效改善了復(fù)合材料的阻燃性能，又能 提高其具有良好的力學(xué)性能。
[0028] 2、在本發(fā)明中采用了果膠酶、纖維素酶和二甲基硅油來處理木質(zhì)纖維粉，增強(qiáng)了 纖維粉與樹脂界面之間粘結(jié)力，從而提高復(fù)合材料具有很好的可塑性特點(diǎn)。
[0029] 3、阻燃劑采用了無機(jī)類與有機(jī)類阻燃劑復(fù)配，使阻燃性能更佳優(yōu)越。同時(shí)，還用碳 酸氫銨、磷酸二氫銨、甲基膦酸二甲酯去取代聚磷酸鹽，不僅減少了聚磷酸鹽的用量，還降 低了對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的不利因素，并提高復(fù)合材料具有較好的阻燃性能。
[0030] 4、氧化鋁空心球能與木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、劍麻纖維之間發(fā)生摩擦作用和良好 的隔熱功能，這樣既能提高復(fù)合材料的難燃性能，同時(shí)又能提高其機(jī)械力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明提供一種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，為達(dá)到本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果 更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] -種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸 樹脂4~6份、引發(fā)劑0.4~0.8份、聚鋁硅氧烷5~7份、木質(zhì)纖維粉50~55份、塑料20~25份、 阻燃劑4~8份、相容劑2~5份、玻璃纖維1~4份、劍麻纖維4~7份、氧化鋁空心球5~7份、分 散劑0.3~0.6份、潤滑劑1~4份、增韌劑1~3份。
[0033] 所述的引發(fā)劑由2~4份過氧化二苯甲酰、1~3份過氧化硫酸銨制成；
[0034] 所述的木質(zhì)纖維粉是由木肩、竹肩、農(nóng)作物秸桿以及稻殼等植物纖維粉組成，并按 照以下順序進(jìn)行處理：
[0035] A)先將木質(zhì)纖維粉粉碎成60~100目，然后用50~60°C、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的堿醇溶液 (氫氧化鈉與乙醇組成的)浸泡1~2h，最后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的乙酸調(diào)至pH為5~7;
[0036] B)加入0.4~0.7 %復(fù)合酶(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4~1 %果膠酶和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~1 %纖 維素酶組成），球磨40~60min;
[0037] C)在步驟B所得酶溶液中依次加入2%二甲基硅油，并置于頻率為30~40KHz超聲 機(jī)上超聲20~25min，過濾；
[0038] D)在110~120°C干燥至含水率為1~3%，即可得到改性后的木質(zhì)纖維粉。
[0039] 所述的塑料由30~35份聚乙烯(PE)、10~15份聚氯乙烯(PVC)組合而成，并按照以 下方式進(jìn)行處理：取塑料20~25份，將引發(fā)劑0.4~0.8份、聚鋁硅氧烷5~7份加入至塑料 中，混勻，將混合料加入擠出機(jī)于150~190 °C下擠出造粒，得到改性塑料；
[0040] 所述的阻燃劑由1~3份碳酸氫銨、10~15份磷酸二氫銨、2~7份甲基膦酸二甲酯、 10~15份蒙脫土、25~30份季戊四醇組合而成
[0041]所述的相容劑由6~8份馬來酸酐接枝聚乙烯、1~3份乙烯/丙烯酸共聚物混合后 組合而成；
[0042]所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉;潤滑劑為聚乙烯蠟;增韌劑為乙烯/辛烯酸共聚 物；
[0043]所述的玻璃纖維、劍麻纖維的長度為2~5mm。
[0044] 實(shí)施例1
[0045] -種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸 樹脂5份、引發(fā)劑0.6份、聚鋁硅氧烷6份、木質(zhì)纖維粉52份、塑料22份、阻燃劑6份、相容劑4 份、玻璃纖維2份、劍麻纖維5份、氧化鋁空心球6份、分散劑0.5份、潤滑劑3份、增韌劑2份。
[0046] 實(shí)施例2
[0047] -種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸 樹脂6份、引發(fā)劑0.8份、聚鋁硅氧烷7份、木質(zhì)纖維粉55份、塑料25份、阻燃劑8份、相容劑5 份、玻璃纖維4份、劍麻纖維7份、氧化鋁空心球7份、分散劑0.6份、潤滑劑4份、增韌劑3份。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] -種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸 樹脂4份、引發(fā)劑0.4份、聚鋁硅氧烷5份、木質(zhì)纖維粉50份、塑料20份、阻燃劑4份、相容劑2 份、玻璃纖維1份、劍麻纖維4份、氧化鋁空心球5份、分散劑0.3份、潤滑劑1份、增韌劑1份。
[0050] 將上述實(shí)施例1-3制得的復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行物理機(jī)械性能 測(cè)試和阻燃性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1、2所示：
[0051 ]表1物理機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果
[0052]
[0053]表2阻燃性能測(cè)試結(jié)果
[0054]
[0055] 當(dāng)然，上面只是本發(fā)明優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)描述，并非以此限制本發(fā)明 的實(shí)施范圍，凡依本發(fā)明的原理、構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù) 范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，其特征在于:經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成:環(huán) 氧丙烯酸樹脂4~6份、引發(fā)劑0.4~0.8份、聚鋁硅氧烷5~7份、木質(zhì)纖維粉50~55份、塑料 20~25份、阻燃劑4~8份、相容劑2~5份、玻璃纖維1~4份、劍麻纖維4~7份、氧化鋁空心球 5~7份、分散劑0 · 3~0 · 6份、潤滑劑1~4份、增韌劑1~3份； 所述的引發(fā)劑由2~4份過氧化二苯甲酰、1~3份過氧化硫酸銨組合制成； 所述的木質(zhì)纖維粉是由木肩、竹肩、農(nóng)作物秸桿粉以及稻殼粉等植物纖維粉組合而成； 所述的相容劑由6~8份馬來酸酐接枝聚乙烯、1~3份乙烯/丙烯酸共聚物混合而成； 所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉;潤滑劑為聚乙烯蠟;增韌劑為乙烯/辛烯酸共聚物； 所述的玻璃纖維、劍麻纖維的長度為2~5mm。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，其特征在于:經(jīng)科學(xué)配比由以下的重 量份組合而成:環(huán)氧丙烯酸樹脂5份、引發(fā)劑0.6份、聚鋁硅氧烷6份、木質(zhì)纖維粉52份、塑料 22份、阻燃劑6份、相容劑4份、玻璃纖維2份、劍麻纖維5份、氧化鋁空心球6份、分散劑0.5份、 潤滑劑3份、增韌劑2份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，其特征在于:所述的木質(zhì)纖維粉是按 照以下順序進(jìn)行處理： A) 先將木質(zhì)纖維粉粉碎成60~100目，然后用50~60°C、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的堿醇溶液(氫氧 化鈉與乙醇組成的)浸泡1~2h，最后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的乙酸調(diào)至pH為5~7; B) 加入0.4~0.7 %復(fù)合酶(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4~1 %果膠酶和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~1 %纖維素 酶組成），球磨40~60min; C) 在步驟B所得酶溶液中依次加入2%二甲基硅油，并置于頻率為30~40KHz超聲機(jī)上 超聲20~25min，過濾； D) 在110~120°C干燥至含水率為1~3%，即可得到改性木質(zhì)纖維粉。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，其特征在于:所述的塑料由30~35份 聚乙烯(PE)、10~15份聚氯乙烯(PVC)組合而成，并按照以下方式進(jìn)行處理:取塑料20~25 份，將引發(fā)劑0.4~0.8份、聚鋁硅氧烷5~7份加入至塑料中，混勻，將混合料加入擠出機(jī)于 150~190 °C下擠出造粒，得到改性塑料。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)配阻燃木塑復(fù)合材料，其特征在于:所述的阻燃劑由1~3份 碳酸氫銨、10~15份磷酸二氫銨、2~7份甲基膦酸二甲酯、10~15份蒙脫土、25~30份季戊 四醇組合而成。
【文檔編號(hào)】C08L63/10GK106084839SQ201610520904
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】嚴(yán)秀芹, 陸紹榮, 盧李勤, 曾岑, 盧秋宇, 謝超, 韋明, 羅崇禧
【申請(qǐng)人】桂林舒康建材有限公司