一种阻燃型pvc木塑复合材料用纳米碳酸钙的表面处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料技术领域，设及一种阻燃型PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧 的表面处理方法。
【背景技术】
[0002] PVC木塑复合材料兼具木材和塑料的优点，如尺寸稳定性好，耐腐蚀，耐虫蛙，易加 工成型，并且可回收利用。木塑复合材料在北美尤其是美国已经成为优势产业。它们正被应 用在各种新的场合中，如盖板、码头、景观材料、围墙、标志杆、铺地板块、铁路枕木、运动场 器械、Π 窗框架、建筑物、模塑成型的汽车内部仪表等。但其应用领域大多有阻然要求，因此 赋予木塑复合材料良好的阻燃性能是运类材料发展的需要。目前木塑复合材料阻燃剂大多 极性较强，与聚合物机体相容性较差，添加量少时，达不到阻燃的效果。运些阻燃剂添加量 大时，容易与基体界面产生空隙，降低木塑复合材料的力学性能。
[0003] 中国专利CN 101143952 A公开了一种分别在聚氯乙締木塑复合材料和聚苯乙締 木塑复合材料中加入W聚憐酸锭为主的膨胀型阻燃体系的阻燃方法。聚憐酸锭的加入可W 有效地增加木塑复合材料的极限氧指数，降低热释放速率，但其添加量大导致材料力学性 能大幅下降。
[0004] 中国专利CN 105111614 A公开了一种无毒环保阻燃的PVC木塑材料制备方法，该 方法通过添加高岭±来达到一定的阻燃作用，但其效果有限。
[0005] 纳米碳酸巧作为一种新型功能性无机材料，被广发运用于橡胶、塑料、涂料、密封 胶、油墨及造纸等行业。由于纳米碳酸巧粒径小、比表面能高，经过表面改性后使其具有一 般无机填料所没有的表面活性，近年来在PVC木塑复合材料得到广泛的应用。但未经表面改 性的纳米碳酸巧难W均匀分散于复合材料，不仅发挥不了纳米材料的功效，反而会降低制 品的力学性能。目前对纳米碳酸巧改性的方法中，主要选用的表面处理剂通常为脂肪酸或 其盐。但PVC木塑复合材料与脂肪酸或脂肪酸盐的相容性较差，很难与纳米碳酸巧填料有效 结合，导致基体与填料的界面粘结力差，从而造成复合材料的力学强度不高。
[0006] 因此，寻找一种能赋予PVC木塑材料优良阻燃性并使其保持其良好的力学性能的 纳米碳酸巧填料显得尤为重要。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有纳米碳酸巧改性存在的问题，提供一种阻燃型PVC木塑复合材料 用纳米碳酸巧的表面处理方法。该方法通过采用甜菜碱与憐酸醋对纳米碳酸巧进行表面改 性，使得纳米碳酸巧在复合材料中具有良好的相容性和分散性，提高PVC树脂与木质纤维的 界面粘结力，对PVC木塑复合材料增强增初的同时还具有较好的阻燃作用。
[000引本发明是基于W下原理实现的：
[0009]本方案采用憐酸醋阴离子表面活性剂和甜菜碱两性表面活性剂对纳米碳酸巧进 行表面改性。由于甜菜碱表面活性剂具有优良的溶解性和配伍性，与憐酸醋表面活性剂复 配可提高表面处理效果。甜菜碱为生物碱，而木质纤维多呈酸性，甜菜碱处理后的纳米碳酸 巧与木质纤维有良好的相容性。憐酸醋既是一种纳米碳酸巧表面处理剂，也是PVC木塑复合 材料常用的阻燃剂，通过与甜菜碱复配包覆在纳米碳酸巧表面，使其具有P-N协同效应，再 加上纳米碳酸巧在PVC木塑复合材料里的高量填充，阻燃效果更为显著。
[0010]为实现W上目的，本发明采用的技术方案如下：
[0011] -种阻燃型PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧的表面处理方法，包括W下步骤：
[001^ (1)将抑=6.5~7.5、比表面积为18~25m2/g、质量浓度为13~16%的纳米碳酸巧 悬浮浆液，加热至50~70°C，保持恒溫；
[0013] (2)再向步骤(1)的悬浮浆液加入甜菜碱和憐酸醋复合表面处理剂，持续揽拌30~ 60min得改性浆液；
[0014] (3)将上述得到的改性浆液按常规方法分别经过压滤脱水，干燥，粉碎，分级，得 PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧产品。
[0015] 优选地，W上所述纳米碳酸巧浆液是通过化学沉淀法制备呈类立方状。具体制备 方法:选取碳酸巧含量大于98%的石灰石在llOCrC下般烧3小时得到生石灰。生石灰与60± 5°C水按重量比1:5进行充分消化得到熟石灰浆。将熟石灰浆过筛除渣后，加入自来水，稀释 至质量浓度9.5~12.5%，并将其冷冻至18~22°C。通入净化、冷却后C〇2体积浓度30~35% 的石灰害气与处理后的石灰浆进行碳酸化反应，当反应液pH值<7.5时，碳酸化反应完成，审U 得所需纳米碳酸巧悬浮浆液。
[0016] 优选地，W上所述复合表面处理剂中甜菜碱和憐酸醋的质量比为1~6:1。
[0017] 优选地，W上所述为甜菜碱和憐酸醋的加入量为悬浮浆液中碳酸巧干基质量的 1.5 ~3.2%。
[0018] 优选地，W上所述复合表面处理剂制备方法如下:在50~70°C热水中加入憐酸醋， 配制成质量浓度为10%的憐酸醋溶液，揽拌2~5min后再加入甜菜碱，揽拌均匀，即得复合 表面处理剂。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0020] 1、本发明制备的纳米碳酸巧产品分散良好，与PVC树脂及木粉有良好的相容性，可 进行高量填充，还能赋予木塑复合材料较好的加工性能，提高复合材料力学性能，具有较好 阻燃效果，美化制品外观，起到功能化改性作用。
[0021] 2、本发明方法中采用憐酸醋和甜菜碱复配成表面处理剂，憐酸醋既是一种表面处 理剂，也是PVC木塑复合材料常用的阻燃剂，通过与甜菜碱复配包覆在纳米碳酸巧表面，使 其具有P-N协同效应，再加上纳米碳酸巧在PVC木塑复合材料里的高量填充，阻燃效果更为 显著。
[0022] 3、本发明将憐酸醋作为表面处理剂，在木塑复合材料的制备过程中省掉了添加阻 燃剂混合均匀步骤，简化了工艺流程，提高生产效率。
[0023] 4、本发明方法所用原料廉价易得，工艺简单可行，容易实现工业化生产，具有较好 的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合具体实施例对本发明详细说明，但不限于本发明的保护范围。
[0025] 实施例1
[0026] -种阻燃型PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧的表面处理方法，包括W下步骤：
[0027] (1)将抑=6.8、比表面积为18.2mVg、质量浓度为15 %的纳米碳酸巧悬浮浆液，加 热至50°C，保持恒溫；
[0028] (2)再向步骤（1)的悬浮浆液加入甜菜碱和憐酸醋复合表面处理剂，其中甜菜碱和 憐酸醋的加入量为碳酸巧干基质量的2.5%，甜菜碱和憐酸醋的质量比为4:1，持续揽拌 30min，得改性浆液；
[0029 ] (3)将上述得到的改性浆液按常规方法分别经过压滤脱水，120°C下干燥，粉碎，分 级，得PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧产品。
[0030] 所述复合表面处理剂的制备方法如下：在50°C热水中加入憐酸醋，配制成质量浓 度为10%的憐酸醋溶液，揽拌2min后再加入甜菜碱，揽拌均匀，即得复合表面处理剂。
[0031] 实施例2
[0032] -种阻燃型PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧的表面处理方法，包括W下步骤：
[003；3 ] (1)将抑=6.8、比表面积为17.9m2/g、质量浓度为13 %的纳米碳酸巧悬浮浆液，加 热至70°C，保持恒溫；
[0034] (2)再向步骤（1)的悬浮浆液加入甜菜碱和憐酸醋复合表面处理剂，其中甜菜碱和 憐酸醋的加入量为碳酸巧干基质量的1.8%，甜菜碱和憐酸醋的质量比为4:1，持续揽拌 45min，得改性浆液；
[0035] (3)将上述得到的改性浆液按常规方法分别经过压滤脱水，110°C下干燥，粉碎，分 级，得PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧产品。
[0036] 所述复合表面处理剂的制备方法如下：在70°C热水中加入憐酸醋，配制成质量浓 度为10%的憐酸醋溶液，揽拌3min后再加入甜菜碱，揽拌均匀，即得复合表面处理剂。
[0037] 实施例3
[0038] 一种阻燃型PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧的表面处理方法，包括W下步骤：
[0039] (1)将抑=7.0、比表面积为25.2mVg、质量浓度为13 %的纳米碳酸巧悬浮浆液，加 热至60°C，保持恒溫；
[0040] (2)再向步骤（1)的悬浮浆液加入甜菜碱和憐酸醋复合表面处理剂，其中甜菜碱和 憐酸醋的加入量为碳酸巧干基质量的3.2%，甜菜碱和憐酸醋的质量比为4:1，持续揽拌 60min，得改性浆液；
[0041] (3)将上述得到的改性浆液按常规方法分别经过压滤脱水，130°C下干燥，，粉碎， 分级，得PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧产品。
[0042] 所述复合表面处理剂的制备方法如下：在60°C热水中加入憐酸醋，配制成质量浓 度为10%的憐酸醋溶液，揽拌5min后再加入甜菜碱，揽拌均匀，即得复合表面处理剂。
[0043] 实施例4
[0044] -种阻燃型PVC木塑复合材料用纳米碳酸巧的表面处理方法，包括W下步骤：
[0045] (1)将抑=7.1、比表面积为22.3m2/g、质量浓度为13.5%的纳米碳酸巧悬浮浆液， 加热至50°C，保持恒溫；
[0046] (2)再向步骤（1)的悬浮浆液加入甜菜碱和憐酸醋复合表面处理剂，其中甜菜碱和 憐酸醋的加入量为碳酸巧干基质量的2.5%，甜菜碱和憐酸醋的质量比为6:1，持续揽拌 40min，