一种阻燃型木塑复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种木塑复合材料的制备方法，尤其涉及一种阻燃型木塑复合材料的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 木塑复合材料是以木质纤维材料和塑料为主要原料制造的复合材料，因其具有优 良的耐水和耐腐蚀性能，耐虫蛀、使用寿命长等优点而被广泛应用。然而木塑复合材料存在 如下缺陷:原材料木质纤维和塑料材料均是易燃物，并且燃烧时会产生大量烟尘。
[0003] 目前，主要采用向材料中添加阻燃剂来提高其阻燃性，常用的用于木塑复合材料 的阻燃剂主要有无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂和纳米粘土粒子。无机阻燃剂如氢氧化铝膨胀 型阻燃剂如聚磷酸铵，但这类阻燃剂本身在基体中需要很高的填充量才能达到理想的阻燃 效果，阻燃剂高的添加含量不仅对材料的机械性能产生负面影响，而且会带来混合、挤出方 面的问题。纳米粘土粒子在木塑复合材料中的添加有助于提高其力学强度，同时复合材料 的阻燃性能也有一定改善，但这种方法的成本高，而且复合材料的阻燃性能难以满足实际 需要，因而其实际应用受到严重制约。
[0004] 申请号200610039985. 4公开了一种阻燃塑木复合材料，其通过采用对环境友好 的聚磷酸胺作为阻燃剂主体来实现材料的阻燃效果，但阻燃剂的添加量较大，且加工时容 易分解等问题。申请号200710072794.2公开一种阻燃抑烟型木塑复合材料，是利用聚磷酸 铵和淀粉与木粉组成的复合阻燃体系对木塑复合材料进行无卤阻燃改性，实现了阻燃性能 好、抑烟效果优异及力学性能好的阻燃木塑复合材料。申请号201010288686.0公开了一种 阻燃木塑复合材料，其是先将木粉用三聚氰胺改性，再与水合金属氧化物和聚合物基体进 行熔融复合制备得到。
[0005] 综合目前的木塑复合材料的阻燃专利技术，阻燃剂以外加为主，阻燃剂难以充分 渗透到植物纤维的缝隙结构，未有涉及在植物纤维的缝隙结构中原位生成阻燃剂的方法。
【发明内容】
[0006] 为克服上述技术问题，让阻燃剂更充分地渗透于植物纤维的缝隙结构中，更好地 发挥阻燃抑烟作用，本发明的目的在于提供一种制备简便、阻燃性能优异的木塑复合材料 的制备方法。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种阻燃型木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 将植物纤维加入反应釜或三口烧瓶中，边搅拌边加入硫酸铝或硫酸镁溶液，随后滴 加氨水，静置15_40min，搅拌均匀后，80 °C下烘干，得到阻燃改性植物纤维； (2) 按重量份数计，将阻燃改性植物纤维10~250份、塑料90~120份、相容剂1~10份经熔 融共混，成型，即得阻燃型木塑复合材料。
[0008] 其中，所述硫酸铝或硫酸镁溶液的质量浓度为10%_40%，优选为20%-30%;氨水的质 量浓度为20%-30%。
[0009] 步骤（1)中，所述植物纤维：硫酸铝或硫酸镁溶液:氨水的质量比为1: (0.5-25): (0· 1-5.0)，优选为 1:(2-10):(0.5-2.0)。
[0010] 步骤（1)中，所述植物纤维为木粉、甘蔗渣、稻糠、竹粉、锯肩或剑麻中的一种或几 种的混合;植物纤维材料的颗粒为40~200目。
[0011] 步骤(2)中，所述塑料为聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乳酸、聚对苯二 甲酸乙二醇酯、尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯中的一种或几种的混合物， 优选聚丙烯、高密度聚乙烯或低密度聚乙烯； 所述相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯与聚 乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、 聚乳酸中的一种单体或多种单体接枝共聚物、马来酸酐与苯乙烯的共聚物、硅烷偶联剂、钛 酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、氯化聚乙烯中一种或几种的混合。
[0012] 步骤(2)中，所述熔融共混的设备为双螺杆挤出机、开炼机或密炼机。
[0013] 优选的，步骤(2)的具体步骤为:按质量份数计，将阻燃改性植物纤维10-250份和 相容剂1-10份放入高速混合机中，在100°c下热混5-10分钟，待温度降至常温下，再加入塑 料90-120份进一步混合5-10分钟，得混合好的物料;然后将混合好的物料投入到双螺杆挤 出机中进行熔融挤出造粒，注射成型，即制得阻燃型木塑复合材料，其中所述双螺杆挤出机 的机筒温度为150~200°C，口模温度为150~180°C，螺杆转速为60~200 r/min。
[0014] 另一优选的，步骤(2)的具体步骤为:按质量份数计，将塑料90~120份、相容剂1~10 份放入170°c-200°c开炼机或密炼机中混炼5-10分钟，得到混炼均匀的塑料基体，再加入阻 燃改性植物纤维10~250份，继续混炼5-10分钟，得到混炼均匀的物料;将混炼均匀的物料 放入170°C_200°C的平板硫化机中热压5-10分钟，然后转移到常温下的平板硫化机中冷压 5-10分钟，即得阻燃型木塑复合材料。
[0015] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果： (1)本发明通过硫酸铝或硫酸镁和氨水反应对植物纤维进行改性，由于硫酸铝或硫酸 镁溶液能更好地渗透到植物纤维的缝隙之中，加入氨水之后混合均匀，随着水分的蒸发，原 位生成氢氧化铝或氢氧化镁和硫酸铵，由于氢氧化铝或氢氧化镁和硫酸铵充分渗透于植物 纤维的缝隙当中，当燃烧时，氢氧化铝或氢氧化镁和硫酸铵所分解释放的水分、氨气等气体 有效地稀释可燃气体和降低温度，起到良好的阻燃效果，所制备的木塑复合材料燃烧时热 释放速率低、在阻燃方面较没有添加阻燃剂的相比具有显著的提高。
[0016] (2)本发明方法操作简单，生产成本低。
【具体实施方式】
[0017]下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方 式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
[0018] 各性能测试方法如下： 燃烧热释放速率:锥形量热仪测试； 氧指数:GB/T 2406-2009。
[0019] 实施例一 首先称取87.7g硫酸铝，溶于350ml水中，制成质量浓度为20%的硫酸铝溶液;称取200g 木粉装于l〇〇〇ml三口烧瓶中，边搅拌边加入437.7g硫酸铝溶液，随后用分液漏斗滴加125g 质量浓度为25%的氨水，静置30min，搅拌均匀后倒入培养皿，80° C下烘干，得到氢氧化铝和 硫酸铵改性的木粉;将上述的改性木粉150份与马来酸酐与聚乙烯的共聚物7份、高密度聚 乙烯100份放入高速混合机混合均匀，得混合好的物料;然后将混合好的物料投入到双螺杆 挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度为150~200°C，口模温度为150~180 °C，螺杆转速为60~200 r/min，注射成型，即制得阻燃型木塑复合材料。测试其阻燃性能结 果如表1所示。
[0020] 实施例二 首先称取83.0g硫酸镁，溶于350ml水中，制成质量浓度为19.2%的硫酸镁溶液；称取 200g甘蔗渣装于1000ml三口烧瓶中，边搅拌边加入433g硫酸镁溶液，随后用分液漏斗滴加 113g质量浓度为25%的氨水，静置30min，搅拌均匀后倒入培养皿，80° C下烘干，得到氢氧化