一种阻燃型木塑相变复合材料的制作方法

文档序号:11379466阅读:538来源:国知局

本发明涉及一种阻燃型木塑相变储能复合材料及其粉体、颗粒和板材产品,属于建筑材料领域。

技术背景

随着人们对环境资源重视程度的不断提高,木塑复合材料在建筑领域的应用已引起政府和公众的重视。木塑复合材料是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料,兼有木材和塑料的性能,经热压、挤出或注塑成型为型材、材料或其他制品,代替木材和塑料,具有可塑性强、不龟裂、防水、防潮、防腐、防霉变及加工性能好等优点。而相变材料可以在一定的温度范围内通过改变物理状态的改变,存储和释放大量的热能,具有储能密度大、吸(放)热温度近似恒定等特点。木塑材料与相变材料复合在一起,即可得到兼具两种材料优点的木塑相变材料。

塑料在木塑材料中主要起黏结填料和传递应力的作用。用于制备木塑复合材料的热塑性塑料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚甲醛等。

用于木塑复合材料的木质原料不是木材粉末的狭义概念,是植物纤维的俗称。植物纤维一般有木本纤维、草本纤维和藤禾类纤维三种。因此,木质原料这个概念中的“木”是指植物纤维中的木质素;“粉”是指植物纤维的几何状态。木塑复合材料的强度、刚度主要取决于增强材料即木质原料的种类、形态、化学组分和含量。研究结果表明,纤维状刨花的增强作用最好,木材纤维的增强作用次之,最后是木质原料。木质原料/刨花/木材纤维的常用粒径为20~400目。木质原料的形状、大小、树种等对复合材料强度均有影响。

有机相变材料、各种聚合物、天然纤维均属于易燃或可燃物质,因此复合材料容易燃烧着火,属于易燃类材料,使其在应用过程中受到了限制。因此,研究阻燃型木塑相变复合材料的燃烧、热解特性和对其进行阻燃处理是非常重要的。传统聚合物阻燃技术中卤素阻燃剂(特别是溴系)以添加量低、阻燃效果明显、价格适中而受到重视,与三氧化二锑协同作用(俗称“卤-锑协同体系”),阻燃效果更加显著。寻求不同阻燃剂间的协同效应,提高阻燃效率、改善阻燃型木塑相变储能复合材料的力学性能、降低生产成本,是阻燃型木塑相变复合材料研发的主要内容之一。公开号cn104262753a的专利公开了一种木塑相变储能材料的制备方法,但其

技术实现要素:
未涉及阻燃性能,在市场化过程中会受到限制。

目前针对木塑相变复合材料的研究还很少。而制备同时具有成型性好、阻燃性能优异的木塑相变复合材料,至今尚未见到现有技术中有类似这样的技术被公开。将木塑材料与相变复合材料相结合,即可得到木塑相变复合材料。木塑相变复合材料是一种功能性复合材料,不仅具有木地板的特性,还具有相变材料的高储热性能,可与地暖结合,利用峰谷电价,减少能源消耗,进一步提高居住舒适度。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃型木塑相变复合材料,其同时具有成型性好、阻燃性能优异的优点。

本发明实现上述目的的具体技术方案如下:

一种阻燃型木塑相变复合材料,其特征在于,其组分包括(质量百分比):相变材料20-50、支撑材料20-50、木质原料15-50、阻燃剂和协效剂5-20、多孔材料5-10、相容剂2-5、其他功能助剂1-8。

进一步,所述的相变材料为相变点在10-100℃石蜡、烷烃、酯类、脂肪酸、脂肪醇等中的一种或多种混合物;

进一步,所述的支撑材料为聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等中的一种或几种混合物;

进一步,所述的木质原料为锯末刨花、木屑、木粉、农作物秸秆、木质边角料、废旧木材、稻壳、果壳、花生壳、木质纤维等中的一种或几种混合物;

进一步,所述的阻燃剂为卤系阻燃剂、硅系阻燃剂、膨胀系阻燃剂;所述阻燃协效剂包括有机、无机两类,有机协效剂选自季戊四醇、三聚氰胺、二茂铁、环氧树脂中的一种或几种的混合物;无机协效剂选自聚磷酸铵、红磷、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、纳米级蒙脱土、膨润土、沸石中的一种或几种的混合物,有机、无机协效剂可混合使用,且所述阻燃剂与阻燃协效剂的质量比例为1:4~5:1。

进一步,所述多孔材料包括膨胀珍珠岩、多孔二氧化硅、活性炭、膨胀石墨、膨胀蛭石中的一种或几种的混合物。

进一步,所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐改性纤维、聚亚胺酯、丙烯酸酯共聚物、硅烷偶联剂、乙烯丙烯酸共聚物、钛酸酯偶联剂;相容剂具有提高产品的拉伸、冲击强度,实现高填充,减少树脂用量,改善加工流变性,提高表面光洁度等作用。

进一步,所述其他功能助剂包括稳定剂、润滑剂、增塑剂、抗氧剂、防静电剂、成核剂、抗冲击助剂、导热增强剂、发泡剂等。

一种利用包括权上述复合材料制成的粉体、颗粒、板材。

一种利用上述的粉体、颗粒、板材制成的产品或制品。

以上技术方案制备出的阻燃型木塑相变复合材料兼具了相变材料的储热特性、木质材料的柔和触感以及塑料的防水、防虫、防霉变等特点。不仅可使建筑具备自调温功能,降低能耗,还让人体感觉舒适,对环境友好。

附图说明

图1为阻燃型木塑相变复合材料的实物图。

具体实施方式

本发明所述的木塑相变复合材料,其组分包括(质量百分比):相变材料20-50、支撑材料20-50、木质原料15-50、阻燃剂和协效剂5-20、多孔材料5-10、相容剂2-5、其他功能助剂1-8。

其中,多孔材料利用其尺寸效应、多孔限域效应等性能对相变材料进行有效封装。

阻燃剂和协效剂共同作用,使材料获得良好的阻燃性。

相容剂可提高各组分间的结合程度,从而提高产品的拉伸、冲击强度,改善加工流变性,提高表面光洁度等作用。

图1为阻燃型木塑相变复合材料的实物图。

下面结合实施例对本发明作以下进一步说明,本发明的范围不受这些实施例的限制,不限于实施例中所用种类和用量的具体数值,可根据实际需要放大或缩小用量。

实施例一、将3.5kg干燥的秸秆碎屑原料和1.2kg三聚氰胺-季戊四醇-聚磷酸铵(按质量比1:1.2:1)以及0.05kg纳米蒙脱土进行混合,然后混合物与2kg聚乙烯、0.2kg马来酸酐接枝聚乙烯、2.6kg十四酸甲酯、0.1kg膨胀石墨,0.35kg多孔二氧化硅,在高速混合机中混合至80℃。冷却后,利用压制成型工艺在160℃下加工成型,得到阻燃型木塑相变复合材料。可通过国家阻燃标准测试(gb/t8626和gb8624-2012),激光导热仪测得导热系数为0.35w/mk,差示扫描量热仪测得熔点为15.3℃,相变焓为50.7kj/kg。

实施例二、将干燥的3kg40目的杨木质原料和3kg石蜡充分混合后,加入0.6kg十溴联苯醚和三氧化二锑混合物、3kg聚氯乙烯、0.1聚丙烯、0.04kg增塑剂、0.02kg热稳定剂、0.04kg抗冲击剂、0.2kg乙烯丙烯酸共聚物,在高速混合机中混合至60℃。利用挤出成型工艺加工在180℃下成型,得到阻燃型木塑相变复合材料,可通过国家阻燃标准测试(gb/t8626和gb8624-2012),激光导热仪测得导热系数为0.32w/mk,差示扫描量热仪测得熔点为30℃,相变焓为35.2kj/kg。

实施例三、将干燥的2kg木质纤维和2kg十八醇在80℃充分混合后,添加0.1kg硅烷偶联剂处理混合物。随后加入1kg可膨胀石墨、0.5kg聚磷酸酯、4kg聚氯乙烯、0.1kg白炭黑、0.03kg增塑剂、0.03kg热稳定剂、0.04kg抗氧剂、0.2kg丙烯酸酯共聚物,混合均匀后。利用挤出成型工艺加工在185℃下成型,得到阻燃型木塑相变复合材料材,可通过国家阻燃标准测试(gb/t8626和gb8624-2012),激光导热仪测得导热系数为0.75w/mk,差示扫描量热仪测得熔点为55.3℃,相变焓为32.3kj/kg。

实施例四、各种原料分别进行干燥后,将0.5kg果壳粉料和4kg十二醇充分混合后,加入1kg可膨胀石墨、0.5kg聚磷酸酯、0.2kg红磷、3kg聚氯乙烯、0.4kg膨胀珍珠岩、0.2kg发泡剂、0.04kg增塑剂、0.02kg热稳定剂、0.04kg抗冲击剂、0.2kg氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物,混合均匀后,利用挤出成型工艺加工成型,得到阻燃型木塑相变复合材料材,可通过国家阻燃标准测试(gb/t8626和gb8624-2012),激光导热仪测得导热系数为0.9w/mk,差示扫描量热仪测得熔点为22.1℃,相变焓为50.4kj/kg。

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