专利名称：一种阻燃抑烟型烟梗粉基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，具体涉及阻燃抑烟型的烟梗粉基木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
木塑复合材料是由塑料(主要是聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯)与植物纤维粉和助剂等按一定比例混合后经高温挤压加工形成的结构型材，具有木质外观，表面硬度高、耐磨性强、抗老化性好，可二次加工，具有防水、防腐、防蛀、防冻等特点。由于木塑复合材料所具有的诸多优点，现已在户外园林地板、围栏、室内装饰、建筑模板、物流耗材及汽车装饰材料等方面得到了广泛的应用。目前所见已公开的木塑复合材料主要是利用废旧塑料与接枝共聚物、助剂和不同的植物纤维粉按照一定的比例混合制备而成的。由于植物纤维粉和废旧塑料都是易燃物质，使其在应用上受到很大的限制。中国专利申请号200910072237. χ公开的一种阻燃型木塑复合材料及其制备方法，通过添加焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐阻燃剂来达到阻燃抑烟的效果，但该类型的阻燃剂价格较高，使其成本较高。中国专利申请号200710072794. 2公开的一种阻燃抑烟木塑复合材料的制备方法，通过添加由聚磷酸铵和淀粉按照一定比例混合的膨胀型阻燃剂来达到阻燃抑烟的效果，但其中只提到了抗蠕变、成型性能及力学性能较好，并未明确给出所制备的木塑复合材料性能检测数据。中国专利申请号200610039985. 4公开的一种阻燃型木塑复合材料及其制备方法，虽然通过添加大量聚磷酸铵能够达到一定的阻燃的效果，但却会使木塑复合材料的力学性能大大降低而严重影响其应用范围。中国专利申请号200510011207. χ公开的一种生产木塑制品的阻燃复合发泡粒料的方法，利用聚氯乙烯自身难燃的特点使所制备的木塑复合材料具有一定的阻燃性，但尚未解决聚氯乙烯燃烧会产生大量烟的问题，起不到抑烟的作用。木质材料是由纤维素、半纤维素、木素以及抽提物等组成的天然高分子材料，其组成中含有大量的羟基，具有很强的极性和亲水性；而热塑性塑料大部分属于非极性或弱极性的疏水性材料，因而两者的界面相容性比较差，导致其复合材料的力学性能大幅下降，因而有必要对各组分进行表面改性。在烟叶复烤生产过程中，会产生大量的烟梗，例如安徽烟草公司下属的复烤厂每年可产生8000吨的烟梗。目前对烟梗处理的方法是焚烧和掩埋，但其毕竟也是一种天然植物纤维，目前这样的处理方式既浪费了资源，又污染了环境。
发明内容
本发明的目的是提出一种阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料及其制备方法，以克服现有技术的上述缺陷，使木塑复合材料具有阻燃抑烟的性能，同时提供一种废弃烟梗再
3利用的方法。本发明的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料，其特征在于，该复合材料是按重量份由如下原料制备而成烟梗粉50-65份；塑料20-35份；偶联剂0. 3-0. 5份；填充剂5_10份；表面处理剂 4-12份；抗氧剂0. 2-0. 4份；N-P阻燃剂3-10份；将烟梗粉与其它所有原料混合、边搅拌边升温至90-150°C，继续搅拌不少于15分钟后自然冷却至室温，再粉碎成粒径不大于5mm的混合粉料；将所述混合粉料经双螺杆挤塑造粒机进行造粒后，再经锥形双螺杆成品挤出机进行挤出定型，即得到阻燃抑烟型烟梗粉木塑复合材料；所述烟梗粉是经如下方式处理得到的先将烟梗浸泡在10°C 80°C重量百分比浓度为ι 40%的碱的水溶液中至烟梗无味或烟味微弱后，过滤，干燥至含水量按重量百分比不大于5 %，然后粉碎成粒度为60 100目的烟梗粉；所述塑料是聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一种或多种；所述填充剂是轻质碳酸钙、滑石粉和/或空心微珠；所述表面处理剂是聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙或接枝相容剂；其中接枝相容剂是马来酸酐接枝的聚丙烯、马来酸酐接枝的聚乙烯和马来酸酐接枝的聚苯乙烯中的一种或多种；所述偶联剂是钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和双金属偶联剂中的一种偶联剂或多种混合偶联剂；所述抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂BHT、抗氧剂1076中的一种或多种；所述N-P阻燃剂是由膦酰二氯或膦酰二溴，与二酰胺按1 1的摩尔比缩聚而成的聚合度为1 300的N-P阻燃剂。本发明的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料的特点也在于所述复合材料按重量份的原料构成为烟梗粉50份；塑料20-35份；偶联剂0. 3-0. 5份；填充剂5_10份；表面处理剂4_12 份；抗氧剂0. 2-0. 4份；N-P阻燃剂3-10份。所述复合材料按重量份的原料构成为烟梗粉65份；塑料20-35份；偶联剂0. 3-0. 5份；填充剂5_10份；表面处理剂4_12 份；抗氧剂0. 2-0. 4份；N-P阻燃剂3-10份。所述碱的水溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁或氢氧化钙。本发明的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料的制备方法，其特征在于先将烟梗经去味、改性制备成烟梗粉；再将烟梗粉与其它所有原料混合、边搅拌边升温至90-150°C， 继续搅拌不少于15分钟后自然冷却至室温，再粉碎成粒径不大于5mm的混合粉料；将所述混合粉料经双螺杆挤塑造粒机进行造粒后，再经锥形双螺杆成品挤出机进行挤出定型，即得到阻燃抑烟型烟梗粉木塑复合材料。该阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料的氧指数不小于27。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、由于烟梗纤维的表面为羟基结构、是极性物质，而塑料是非极性物质，如二者简单混合，所得木塑复合材料力学性能极差，即使加入增溶剂，效果也非常差。为了使纤维粉和塑料的有效结合，本发明采取了将烟梗浸泡在碱的水溶液中，至无味或微弱的味道，然后过滤、干燥，粉碎成烟梗粉。一方面，由于烟味是由烟碱产生的，烟碱可以溶于碱液中，通过碱液浸泡，可以除去烟碱，另一方面，碱可以使植物纤维中的部分果胶和半纤维素等低分子杂质被溶解以及使微纤旋转角减小，分子取向提高，这样纤维表面的杂质被除去，纤维表面变得粗糙，使纤维与树脂界面之间粘合能力增强。同时，碱可导致纤维原纤化，即复合材料中的纤维束分裂成更小的纤维，纤维的直径降低，长径比增加，与基体的有效接触面积增加，从而使烟梗粉能很好地与塑料相结合。所以，通过采用碱水浸泡既可以去除烟味，同时也对烟梗进行了改性，即“一步法”同时实现了对烟梗进行去味和改性的效果。2、本发明通过添加膦酰二氯或膦酰二溴与二酰胺缩聚制得的N-P阻燃剂制备烟梗基木塑复合材料，使制备的木塑复合材料具有阻燃抑烟的特性。3、采用本发明方法可利用废旧塑料和烟梗粉制备烟梗粉基木塑复合材料，进而加工成各种型材，能重复回收利用，不含甲醛，是一种环保材料，有类似木质外观，表面硬度高、耐磨性强、抗老化性好，可二次加工；具有阻燃、抑烟、防水、防火、防腐、防蛀、防冻等特
点ο4、按照GBM06-80方法测试氧指数，本发明制备的木塑复合材料的氧指数不小于27，属于难燃材料；经安徽省产品质量监督检验研究院检验，产品主要指标符合QB/ T4161-2011 标准。5、本发明也提供了一种废弃烟梗较好的再利用的方法。
具体实施例方式一、将烟梗去味、改性并粉碎制备烟梗粉按表1所列各数组中的工艺条件分别进行烟梗粉的制备。第一组在10°C下，将烟梗浸泡在重量百分比浓度为的氢氧化钠水溶液中，至烟梗无味或烟味微弱(判定标准按上海大众PV3900的气味检测企业标准)，浸泡时间不少于2小时，然后过滤、干燥至含水量按重量百分比不大于5%，然后粉碎成粒度为60 100 目的烟梗粉。第二至十二组操作方法同第一组。表 1组号碱重量百分比浓度温度/V浸泡时间(小时)一108一3061二505四802五107六305NaOH20七503Λ802九103十302. 540十一502丨-二802十二KOH40302. 5十四Mg(OH)240303丨五Ca(OH)240303从表1中可见在相同的浓度和浸泡温度下，不同的碱浸泡的最少时间差别不大； 当碱的浓度相同时，温度与浸泡最少时间成反比，温度越高浸泡时间越少，但当碱的浓度大时，到达一定的温度，浸泡最少时间变化不大，如第十一、十二组；温度相同时，浓度越高，浸泡时间越少。二、按表2所列各数组分别进行配料表2中各字符对应表征的是A-烟梗粉；B-作为填充剂滑石粉；C-作为表面处理剂的聚乙烯蜡；D-作为表面处理剂的硬脂酸；E-硅烷偶联剂；F-抗氧剂BHT ；G-作为表面处理剂的硬脂酸锌；H-由膦酰二氯与二酰胺或膦酰二溴与二酰胺按 1 1的摩尔比缩聚而成的聚合度为1 300的N-P阻燃剂；I-作为填充剂的空心微珠表2
组号塑料ABCDEFGHI35(PP)502. 52. 510. 50. 30. 535一27(PP)502420. 40. 20. 264
权利要求
1.一种阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料，其特征在于，该复合材料是按重量份由如下原料制备而成烟梗粉50-65份；塑料20-35份；偶联剂0. 3-0. 5份；填充剂5_10份；表面处理剂4_12 份；抗氧剂0. 2-0. 4份；N-P阻燃剂3-10份；将烟梗粉与其它所有原料混合、边搅拌边升温至90-150°C，继续搅拌不少于15分钟后自然冷却至室温，再粉碎成粒径不大于5mm的混合粉料；将所述混合粉料经双螺杆挤塑造粒机进行造粒后，再经锥形双螺杆成品挤出机进行挤出定型，即得到阻燃抑烟型烟梗粉木塑复合材料；所述烟梗粉是经如下方式处理得到的先将烟梗浸泡在10°C 80°C重量百分比浓度为1 40%的碱的水溶液中至烟梗无味或烟味微弱后，过滤，干燥至含水量按重量百分比不大于5 %，然后粉碎成粒度为60 100目的烟梗粉；所述塑料是聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一种或多种；所述填充剂是轻质碳酸钙、滑石粉和/或空心微珠；所述表面处理剂是聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙或接枝相容剂；其中接枝相容剂是马来酸酐接枝的聚丙烯、马来酸酐接枝的聚乙烯和马来酸酐接枝的聚苯乙烯中的一种或多种；所述偶联剂是钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和双金属偶联剂中的一种偶联剂或多种混合偶联剂；所述抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂BHT和抗氧剂1076中的一种或多种；所述N-P阻燃剂是由膦酰二氯或膦酰二溴，与二酰胺按1 1的摩尔比缩聚而成的聚合度为1 300的N-P阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料，特征是所述复合材料按重量份的原料构成为烟梗粉50份；塑料20-35份；偶联剂0. 3-0. 5份；填充剂5-10份；表面处理剂4-12份； 抗氧剂0. 2-0. 4份；N-P阻燃剂3-10份。
3.根据权利要求1所述的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料，特征是所述复合材料按重量份的原料构成为烟梗粉65份；塑料20-35份；偶联剂0. 3-0. 5份；填充剂5-10份；表面处理剂4_12份； 抗氧剂0. 2-0. 4份；N-P阻燃剂3-10份。
4.根据权利要求1所述的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料，特征是所述碱的水溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁或氢氧化钙。
5.一种权利要求1、2、3或4所述的阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料的制备方法，其特征在于先将烟梗经去味、改性制备成烟梗粉；再将烟梗粉与其它所有原料混合、边搅拌边升温至90-150°C，继续搅拌不少于15分钟后自然冷却至室温，再粉碎成粒径不大于5mm 的混合粉料；将所述混合粉料经双螺杆挤塑造粒机进行造粒后，再经锥形双螺杆成品挤出机进行挤出定型，即得到阻燃抑烟型烟梗粉木塑复合材料；所述将烟梗经去味、改性制备成烟梗粉是先将烟梗浸泡在10°C 80°C重量百分比浓度为1 40%的碱的水溶液中至烟梗无味或烟味微弱后，过滤，干燥至含水量按重量百分比不大于5%，然后粉碎成粒度为60 100目的烟梗粉。
全文摘要
本发明公开了一种阻燃抑烟型烟梗粉基木塑复合材料及其制备方法，特征是先将烟梗浸泡在10℃～80℃重量百分比浓度为1～40％的碱的水溶液中至烟梗无味或烟味微弱后，过滤，干燥至含水量按重量百分比不大于5％，然后粉碎成粒度为60～100目的烟梗粉；将原料按以下重量份配比混合烟梗粉50～70份，塑料20～35份，偶联剂0.3～0.5份，填充剂5～10份，表面处理剂4～12份，抗氧剂0.2～0.4份，N-P阻燃剂3～10份；将混合料经双螺杆挤塑造粒机进行造粒后，再经锥形双螺杆成品挤出机进行挤出定型；所得到的烟梗粉基加工的复合材料的氧指数≥27，成本低、应用范围广、抗蠕变强、力学性能和成型性能好。
文档编号C08K3/34GK102504562SQ201110355179
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者吴祚友, 张培智, 张道俊, 徐其敏, 李有桂, 樊盛年, 王辉 申请人:华环国际烟草有限公司