专利名称：一种高效阻燃木塑复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于木塑复合材料技术领域，具体是涉及一种高效阻燃木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
木塑复合材料的主要原料是农林废弃物和废旧塑料，其产品主要用作木材的替代品。开发木塑复合材料对于废弃物综合利用、环境保护和缓解天然木材日趋紧张的压力都具有十分重要的意义。近年来，木塑复合材料由于其良好的加工性能、机械性能和价格优势，尤其是优异的木质感，愈来愈引起人们的重视。PVC树脂本身属于难燃性材料，但是由于木纤维的加入， 使材料的可燃性增加，同时由于PVC燃烧时产生大量黑烟和有毒气体，发生火灾时会给人们造成很大危害。具有消防安全隐患，限制了这种绿色环保产品的应用范围。因此如何改变 PVC基木塑复合材料的燃烧特性，减少火灾发生时有毒气体或烟的释放问题，成为国内外研究的热点。由于木塑复合材料是一种新型材料，其开发和使用的历史不长，因此已公开的木塑复合材料阻燃专利不多，而且已公开的木塑复合材料阻燃专利中木塑阻燃方法还存在一些问题。例如，申请号为200710072794. 2的专利，公开了一种分别在聚苯乙烯木塑复合材料和聚氯乙烯木塑复合材料加入以聚磷酸铵为主体的膨胀型阻燃体系的阻燃方法。该阻燃体系虽然对木塑复合材料具有良好阻燃和抑烟效果，而且阻燃体系无毒，但是聚磷酸铵价格较贵，存在着使阻燃木塑复合材料的生产成本偏高的问题；另一方面在聚磷酸铵易使木塑复合材料燃烧时产生CO的速率加大，具有CO中毒的安全隐患。又如，公开号为CN101812237A的专利中，公开了一种阻燃木塑复合材料及其制备方法，该阻燃方法用于回收塑料中加入以磷酸一氢铵、磷酸二氢铵为主体的磷酸铵类阻燃剂。虽然能够降低了 CO的产生速率，但是并没有有效的解决这一问题。A1203-3H20(氢氧化铝)性能稳定，价廉无毒，具有阻燃和抑烟作用，是木塑复合材料的常用阻燃剂。但是氢氧化铝作阻燃剂时添加量较大，通常添加量达到40%，量大时必然会导致树脂混炼和成型时物流的流动性变差，影响材料的加工性能和机械性能，使材料成型困难。Mg(OH)2虽然阻燃效果优于氢氧化铝，但是其耐酸性差，在酸中会很快溶解。近年来，木塑复合材料的阻燃性研究越来越受到人们的重视。如何使用阻燃材料提高高分子复合材料的阻燃性能，以及抑制复合材料燃烧或裂解时烟及有毒气体的生产， 成为新材料开发和应用的关键。对易燃和可燃材料进行阻燃处理以提高防火安全性，减少火灾损失，成为一项迫切的任务和战略措施。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种高效阻燃木塑复合材料及其制备方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种高效阻燃木塑复合材料，以100份重量份计，原料配方为木粉50 75份；塑料树脂10 30份；界面相容剂1 5份；冲击改性剂0. 5 2份；润滑剂1 3份；其它功能助剂1 5份；阻燃剂 10 30份。其中，所述木粉由锯木粉、碎木片、木屑、刨花等木质废弃物经过粉碎干燥制作而成，其粒度30 120目。所述塑料树脂为PE、PP、PVC中的一种，选用新料或回收料。所述界面相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氯乙烯中的一种，与选用的塑料树脂对应，即塑料树脂为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯；塑料树脂为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯；塑料树脂为聚氯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚氯乙烯。所述冲击改性剂为丙烯酸酯聚合物、氯化聚乙烯中的一种或两种混合物。所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、甲基硅油中的一种。所述其它功能助剂包括稳定剂、增塑剂和紫外屏蔽吸收剂，其中稳定剂为钙锌复合稳定剂或钡锌稳定剂，增塑剂为环氧大豆油、氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲二丁酯中的一种，紫外屏蔽吸收剂为二氧化钛、 氧化锌、水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯中的一种。所述阻燃剂为氢氧化铝、有机超细化膨润土、有机超细化硼酸锌中的一种或两种的混合物，其中有机超细化膨润土、硼有机超细化酸锌所采用的偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，经偶联剂处理的膨润土和硼酸锌干燥后，机械研磨成500 800目颗粒。一种高效阻燃木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤a、将木粉在120°C干燥箱中干燥4个小时，进行脱脂和烘干，使其含水率小于2%，去除木粉中的结合水，增加木粉与塑料粉高聚物的界面相容性；b、选用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂作为偶联剂，用丙酮为母液稀释至20%体积比，用稀释后偶联剂溶液喷洒处理膨润土、硼酸锌对其进行有机化改性，烘干后经机械研磨成500 800目颗粒；C、按照比例依次把木粉、塑料树脂、界面相容剂、冲击改性剂、润滑剂、其它功能助剂和阻燃剂加入到具有加热功能的高速混合机中， 混合均勻，制得预混料，温度控制在70 80°C，高速混合15min 20min ；d、将预混料置于 145 150°C的双辊塑炼机中进行混合塑化5 lOmin，经热压机于173 180°C模压成型， 制得所述的高效阻燃木塑复合材料。本发明通过膨润土、硼酸锌有机化处理与氢氧化铝复配成新型阻燃剂，能在保持材料力学性能基本不变的前提下提高木塑复合材料的阻燃效果，同时极大地减少氢氧化铝的用量；膨润土、硼酸锌有机超细化处理，解决了无机添加剂同其它成分界面相容性难，进而影响复合材料的机械性能的问题，同时满足木塑复合材料的阻燃要求。
具体实施例方式下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 一种高效阻燃木塑复合材料，以100份重量份计，原料配方为
木粉(30目)50份
PVC10 份
马来酸酐接枝聚氯乙烯3份
冲击改性剂氯化聚乙烯1份
丙烯酸酯聚合物1份润滑剂
甲基硅油2份其它功能助剂
钙锌复合稳定剂1.4份
环氧大豆油1.4份
二氧化钛0.2份阻燃剂
氢氧化铝30份一种高效阻燃木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤a、将木粉在120°C干燥箱中干燥4个小时，进行脱脂和烘干，使其含水率小于2%，去除木粉中的结合水，增加木粉与塑料粉高聚物的界面相容性；b、选用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂作为偶联剂，用丙酮为母液稀释至20%体积比，用稀释后偶联剂溶液喷洒处理膨润土、硼酸锌对其进行有机化改性，烘干后经机械研磨成500 800目颗粒；C、按照比例依次把木粉、塑料树脂、界面相容剂、冲击改性剂、润滑剂、其它功能助剂和阻燃剂加入到具有加热功能的高速混合机中， 混合均勻，制得预混料，温度控制在70 80°C，高速混合15min 20min ；d、将预混料置于 145 150°C的双辊塑炼机中进行混合塑化5 lOmin，经热压机于173 180°C模压成型， 制得所述的高效阻燃木塑复合材料。实施例2 —种高效阻燃木塑复合材料，以100份重量份计，原料配方为
木粉(100目)75份
PVC10 份
马来酸酐接枝聚氯乙烯2份
冲击改性剂
氯化聚乙烯0.5份
丙烯酸酯聚合物0.5份
润滑剂
甲基硅油1份
其它功能助剂
钙锌复合稳定剂0.4份
邻苯二甲酸二辛酯 0.5份二氧化钛0.1份
阻燃剂
氢氧化铝5份
有机化膨润土5份 制备方法参看实施例1。
实施例3
4中高效阻燃木塑复合材料，以100份重量份计，原料配方为
权利要求
1.一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于以100份重量份计，原料配方为木粉 5(Γ75份；塑料树脂1(Γ30份；界面相容剂广5份；冲击改性剂0. 5^2份；润滑剂广3份；其它功能助剂Γ5份；阻燃剂10 30份。
2.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述木粉由锯木粉、碎木片、木屑、刨花木质废弃物经过粉碎干燥制作而成，其粒度3(Γ120目。
3.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述塑料树脂为 PE、PP、PVC中的一种，选用新料或回收料。
4.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述界面相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氯乙烯中的一种，与选用的塑料树脂对应，即塑料树脂为聚乙烯时，选用马来酸酐接枝聚乙烯；塑料树脂为聚丙烯时，选用马来酸酐接枝聚丙烯；塑料树脂为聚氯乙烯时，选用马来酸酐接枝聚氯乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述冲击改性剂为丙烯酸酯聚合物、氯化聚乙烯中的一种或两种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、甲基硅油中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述其它功能助剂包括稳定剂、增塑剂和紫外屏蔽吸收剂，其中稳定剂为钙锌复合稳定剂或钡锌稳定剂，增塑剂为环氧大豆油、氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲二丁酯中的一种，紫外屏蔽吸收剂为二氧化钛、氧化锌、水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高效阻燃木塑复合材料，其特征在于所述阻燃剂为氢氧化铝、有机超细化膨润土、有机超细化硼酸锌的一种或两种的混合物，其中有机超细化膨润土、有机超细化硼酸锌所采用的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种，经偶联剂处理的膨润土和硼酸锌干燥后，机械研磨成50(Γ800目颗粒。
9.根据权利要求1、所述一种高效阻燃木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤a、将木粉在120°C干燥箱中干燥4个小时，进行脱脂和烘干，使其含水率小于2%，去除木粉中的结合水，增加木粉与塑料粉高聚物的界面相容性；b、选用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂作为偶联剂，用丙酮为母液稀释至20%体积比，用稀释后偶联剂溶液喷洒处理膨润土、硼酸锌对其进行有机化改性，烘干后经机械研磨成5(ΚΓ800目颗粒；C、 按照比例依次把木粉、塑料树脂、界面相容剂、冲击改性剂、润滑剂、其它功能助剂和阻燃剂加入到具有加热功能的高速混合机中，混合均勻，制得预混料，温度控制在7(T80°C，高速混合15mirT20min ；d、将预混料置于145 150°C的双辊塑炼机中进行混合塑化5 lOmin，经热压机于173 180°C模压成型，制得所述的高效阻燃木塑复合材料。
全文摘要
一种高效阻燃木塑复合材料，由木粉50~75份、塑料树脂10~30份、界面相容剂1~5份、冲击改性剂0.5~2份、润滑剂1~3份、其它功能助剂1~5份、阻燃剂10~30份制备而成，制备方法包括脱脂和烘干木粉的步骤，有机化改性膨润土、硼酸锌并机械研磨的步骤，在高速混合机中混合制得预混料的步骤，在双辊塑炼机中混合塑化再模压成型的步骤。有机化处理的膨润土、硼酸锌与氢氧化铝复配成新型阻燃剂，能在保持材料力学性能，提高木塑复合材料的阻燃效果，同时极大地减少氢氧化铝的用量；膨润土、硼酸锌有机超细化处理，解决了无机添加剂同其它成分界面相容性难，进而影响复合材料的机械性能的问题，满足木塑复合材料的阻燃要求。
文档编号C08K3/22GK102181166SQ201110093620
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者吴永贵, 朱东锋, 李济吾, 蔡伟建, 陆豪 申请人:浙江工商大学