专利名称：一种木塑复合材料表面防火涂层及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种木塑复合材料表面防火涂层及其制备方法，属于木塑表面防火涂层技术领域。
背景技术：
木塑复合材料是一类涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，具有优良的耐水和耐腐蚀性能以及可循环使用等优点。它极大地体现了我国发展“循环经济” 和建设“节约型社会”的理念，大力发展这种环保型材料，既利于保护森林资源和石油资源， 又可以为废旧塑料和废弃生物质资源的大规模综合利用开辟新的道路。木塑复合材料主要用于对结构性能要求较低的领域，如托盘、包装箱、汽车内饰基材、铺板、景观园林等行业， 约占木塑复合用品总量的75 %，目前已成功地应用于2008年的北京奥运会和残奥会和以及2010的上海世博会。然而由于天然纤维和各种聚合物都是易燃物质，因此复合材料十分容易燃烧，着火后不能自熄，属于易燃类材料，这使得它在应用过程中受到了限制，因此阻燃型木塑复合材料将成为研究的重点之一。木塑复合材料不经阻燃处理不能达到建筑内部装修设计防火规范要求，用于室内存在一定的火灾隐患，火灾是各类灾害中发生最频繁且极具毁灭性的一种灾害。目前，一般采用在木塑复合材料中添加阻燃剂的方式来提高木塑复合材料的阻燃性，但是为了达到较好的阻燃性能，阻燃剂的添加量很大，不但降低了材料的力学性能，而且增加了成本，难以推广和普及。为了解决上述问题，在中国专利申请200920037412. 7中公开了一种表面阻燃木塑复合材料板材的制备方法。该方法的工艺流程是在两层晶须改性塑料层之间模压有植物纤维增强塑料层，制得的板材具有表面阻燃以及较高的刚性等性能特点。该方法的不足之处在于，为了达到较好的阻燃效果，需要对晶须进行改性，成本较高且工艺复杂；模压法制备的木塑复合材料板材，力学性能尤其是弯曲模量难以提高。
发明内容
本发明提出的是一种木塑复合材料表面防火涂层及其制备方法，其目的旨在克服现有阻燃型木塑复合材料阻燃性能低、发烟量大，阻燃剂加入量大，成本高及降低材料力学性能等问题，本发明不仅可以赋予木塑复合材料优异的阻燃效果，而且可以对其表面进行改性，提高耐久性能。本发明的技术解决方案一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是原料组分及重量份为树脂基体25份，溶剂20份，P-C-N阻燃剂体系45份，阻燃协效剂5份，填料3份， 助剂适量。制备方法包括如下步骤
一、按照配方比例称取原料；
二、将成炭剂和发泡剂置于研钵中进行研磨成粉末后转移至烧杯中，并加入催化剂、阻燃协效剂和填料，进行搅拌混合均匀；
三、加入溶剂、树脂基体和助剂，并放在磁力搅拌机内进行充分搅拌，搅拌至胶体形成；
四、在形成的胶体中加入适量的羧甲基纤维素，使其细度达到75μ m,完成防火涂料的制备；
五、用刮板将上述配制好的防火涂料分若干道涂在经处理后的木塑复合材料基体上， 具体方法为先涂第一道涂层，间隔12-24h后再涂第二道，按照这种方法一遍一遍的涂，直至厚度为0. 5mm ；
六、将上述经表面防火处理的木塑复合材料置于自然环境中7天，测试其理化性能和防火性能。树脂基体选自环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂或有机硅改性环氧树脂。P-C-N阻燃剂体系选自成炭剂、催化剂和发泡剂，其中自成炭剂催化剂发泡剂的重量比=10-20份40-60份30-40份；所述的成炭剂选自季戊四醇；所述的催化剂选自聚磷酸铵；所述的发泡剂选自三聚氰胺和尿素，三聚氰胺和尿素的比例为8:2。阻燃协效剂选自硅酸铝、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、可膨胀石墨、云母、红磷、氧化铝中的一种或多种，若是两种或两种以上，它们间的比例是1:1。助剂选自硅酸钠、甲基硅油、钛酸酯偶联剂、邻苯二甲酸二丁酯、聚氧乙烯醚、 0P-10、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素中的一种或几种。填料选自高岭土、膨润土、二氧化钛、氧化铁、二氧化硅中的一种或几种，若是两种或两种以上，它们间的比例是1 :1。溶剂选自芳烃、醇或醚或酮。本发明的优点工艺方法操作简单，不需要复杂设备，生产效率高；采用本发明方法改性处理后木塑复合材料阻燃性能得到明显改善，说明木塑复合材料表面的防火隔热涂层遇火迅速膨胀，包裹在木塑复合材料的表面，有效的延缓了木塑复合材料的燃烧过程；经过高低温、冷热水及酸碱等循环处理后，涂层受到一定程度的破坏，但是与未经改性的木塑复合材料相比，仍具有较好的阻燃性能。
具体实施例方式为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护内容部局限于以下实施例。实施例1
1)截取70mmX70mmX5mm的木塑复合材料，用砂纸对其表面进行处理；
2)按照配方比例的量准确季戊四醇2g、尿素0.9g置于研钵中进行研磨；
3)称取聚磷酸铵6g，加入钛酸酯偶联剂搅拌均勻，对其进行改性处理；
4)称取三聚氰胺3.6g、高岭土 0. 2g、氢氧化铝0. 2g，硼酸锌0. 2g、硅酸铝0. 2g、氢氧化镁0. 2g，置于烧杯中并与(1) (2)两步中的粉末混合，并用磁力搅拌器充分搅拌至粉末混合均勻；
5)在上述(4)中的均勻粉末中加入5g二甲苯溶剂、适量甲基硅油、邻苯二甲酸二丁酯、 聚氧乙烯醚、0P-10及4. 5g丙烯酸树脂，在磁力搅拌机中进行充分搅拌，搅拌至胶体形成；
6)在上述(5)中的胶体中加入羧甲基纤维素后继续搅拌至细度达到75μm；
7)用刮板将上述配制好的防火涂料分若干道涂在经处理后的木塑复合材料上，具体方法为先涂第一道涂层，间隔12_24h后再涂第二道，按照这种方法一遍一遍的涂，直到厚度达到0. 5mm ；
8)将上述木塑复合材料置于自然环境中自然养护7天；
9)按照GB12441-2005的规定测试涂层的附着力、柔韧性、贮存状态、干燥时间、耐冲击性、耐湿热性等理化性能以及其防火性能。实施例2:
本实施例与实施例1的区别在于季戊四醇为1. Sg,同时添加0. 2 g的可膨胀石墨，其余相同。实施例3:
本实施例与实施例1的区别在于季戊四醇为1. Sg,同时添加0. 2 g的云母，其余相同。对按照上述三个实施例制得的标准试件进行测试，测试结果见如下表1。表1膨胀型防火涂料技术指标
权利要求
1.一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是原料组分及重量份为树脂基体25份， 溶剂20份，P-C-N阻燃剂体系45份，阻燃协效剂5份，填料3份，助剂适量；其制备方法包括如下步骤一、按照配方比例称取原料；二、将成炭剂和发泡剂置于研钵中进行研磨成粉末后转移至烧杯中，并加入催化剂、阻燃协效剂和填料，进行搅拌混合均勻；三、加入溶剂、树脂基体和助剂，并放在磁力搅拌机内进行充分搅拌，搅拌至胶体形成；四、在形成的胶体中加入适量的羧甲基纤维素，使其细度达75μ m,完成防火涂料的制备；五、用刮板将上述配制好的防火涂料分若干道涂在经处理后的木塑复合材料基体上， 具体方法为先涂第一道涂层，间隔12-24h后再涂第二道，按照这种方法一遍一遍的涂，直至厚度为0. 5mm ；六、将上述经表面防火处理的木塑复合材料置于自然环境中7天，测试其理化性能和防火性能。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是树脂基体选自环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂或有机硅改性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是P-C-N阻燃剂体系选自成炭剂、催化剂和发泡剂，其中成炭剂催化剂发泡剂的重量比=10-20份40-60 份30-40份；所述的成炭剂选自季戊四醇；所述的催化剂选自聚磷酸铵；所述的发泡剂选自三聚氰胺和尿素，三聚氰胺和尿素的比例为8:2。
4.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是阻燃协效剂选自硅酸铝、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、可膨胀石墨、云母、红磷、氧化铝中的一种或多种，若是两种或两种以上，它们间的比例是1 :1。
5.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是助剂选自硅酸钠、甲基硅油、钛酸酯偶联剂、邻苯二甲酸二丁酯、聚氧乙烯醚、0P-10、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是填料选自高岭土、膨润土、二氧化钛、氧化铁、二氧化硅中的一种或几种，若是两种或两种以上，它们间的比例是1:1。
7.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料表面防火涂层，其特征是溶剂选自芳烃、 醇或醚或酮。
全文摘要
本发明是一种木塑复合材料表面防火涂层及其制备方法，其特征是原料组分及重量份为树脂基体25份，溶剂20份，P-C-N阻燃剂体系45份，阻燃协效剂5份，填料3份，助剂适量；制备方法包括按比例称取原料；将成炭剂和发泡剂置于研钵中进行研磨；加入溶剂、树脂基体和助剂搅拌至胶体形成；用刮板涂在木塑复合材料基体上直至厚度为0.5mm；静置。优点方法操作简单，生产效率高；采用本发明方法改性处理后木塑复合材料阻燃性能得到明显改善，说明木塑复合材料表面的防火隔热涂层遇火迅速膨胀，包裹在木塑复合材料的表面，延缓木塑复合材料的燃烧过程；经过高低温、冷热水及酸碱等循环处理后，涂层虽受破坏，但仍具有较好的阻燃性能。
文档编号C09D167/08GK102153937SQ20111012366
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者季建仁, 方露, 李大纲, 林东亮, 王玉梅 申请人:南京赢嘉包装有限责任公司, 惠东美新塑木型材制品有限公司