[發明專利]硅烷改性導電炭黑阻燃抗靜電木粉/聚丙烯木塑復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310515793.6
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103554950B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 李麗萍;白鋼;郭垂根
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L23/12;C08L51/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/24;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及一種木塑復合材料及其制備方法，具體涉及一種以硅烷改性導電炭黑為抗靜電劑的阻燃抗靜電木粉/聚丙烯木塑復合材料及其制備方法。?

背景技術

木塑復合材料是以各種植物纖維材料為基體，與各種不同熱塑性塑料復合形成的一類新型復合材料。作為新一袋的環保材料，木塑材料受到了很多的贊賞，科技的發展使得我們對木塑提出更高的要求。然而，木粉和熱塑性塑料都具有易燃的特點，燃燒時會釋放大量濃煙和有毒氣體，并且由于塑料屬于良好的電絕緣體，在其與木質材料進行復合后仍然屬于電的不良導體，容易積聚大量的靜電荷，嚴重時可引起爆炸。因此在滿足人們居住空間的裝飾效果和舒適性的同時，居住空間的安全性問題也應當引起高度重視。?

據文獻報道，目前國內外對于木塑復合材料的阻燃研究仍處于起步階段。木塑復合材料的燃燒性能優于塑料，但比木材差。因此，不斷開發阻燃劑和阻燃材料，使這種新型環保材料有更廣泛的應用空間。可膨脹石墨(EG)是近年來研究的熱點，可膨脹石墨的阻燃機理屬于凝固相阻燃機理，由于膨脹形成的絕熱層可以隔絕氧氣和熱量的傳遞，達到了阻燃的效果。EG具有低毒、低煙，還具有良好的隔熱性能、耐候性，且阻燃效果持久。由于塑料屬于良好的電絕緣體，在其與木質材料進行復合后仍然屬于電的不良導體，容易積聚大量的靜電荷，嚴重時可引起爆炸。使用抗靜電劑的制品表面電阻率一般大于10⁹Ω/sq，如果想小于10⁹Ω/sq的話，必須使用改性或復合型的導電添加劑。現在最廣泛使用的是導電炭黑。導電炭黑使用量較低時木?塑復合材料的電阻率變化很小，導電炭黑的增加引起電阻率下降。導電炭黑能夠在基體中形成的連續的導電通路或網絡，從而提高了材料的導電性能。但是對炭黑導電性起決定性作用的是其表面的化學性質，即表面活性基團的多少，炭黑表面的活性基團會束縛載流子的遷移，所以會降低一定的導電性能。?

發明內容

為了解決現有木塑復合材料抗靜電性能差、力學性能低、阻燃效果不好、耐熱性能差的問題，本發明提供了一種以硅烷改性導電炭黑為抗靜電劑、可膨脹石墨為阻燃劑的木粉/聚丙烯木塑復合材料及其制備方法，得到了同時具有炭黑添加量少、抗靜電性能好、力學性能好、阻燃性能好、耐熱性能好的木塑復合材料。?

本發明的木粉/聚丙烯木塑復合材料以硅烷改性導電炭黑為抗靜電劑、可膨脹石墨為阻燃劑，按重量份由50～70份木粉、30～50份聚丙烯、5～30份硅烷改性導電炭黑(M-CB)、5～30份可膨脹石墨(EG)、3～10份m-異丙烯基-α，α-二甲基芐基異氰酸酯接枝聚丙烯(m-TMI-g-PP)偶聯劑和0.1～1份抗氧劑制成。所述硅烷改性導電炭黑(M-CB)按重量份是由80～150份聚磷酸銨和1～5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷制成。?

本發明的以硅烷改性導電炭黑為抗靜電劑、可膨脹石墨為阻燃劑的木粉/聚丙烯木塑復合材料的制備方法是通過以下步驟實現的：?

一、按重量份將80～150份導電炭黑、1～5份硅烷偶聯劑和無水乙醇放入三口瓶中，在60℃下攪拌1h，然后抽濾，然后將濾餅置于烘箱中，在105℃條件下烘干3h，粉碎研磨后制得硅烷改性導電炭黑(M-CB)，其中導電炭黑的重量與無水乙醇體積的比例為80～150g∶200mL；?

二、按重量份稱取如下原料：50～70份木粉、30～50份聚丙烯、5～30份步驟一制備的硅烷改性導電炭黑、5～30份可膨脹石墨、3～10份m-異丙烯基-α，α-二甲基芐基異氰酸酯接枝聚丙烯偶聯劑和0.1～1份抗氧劑；?

三、將步驟二稱取的原料混合攪拌均勻得混合料，然后將混合料輸入帶有計量的喂料器中，調節喂料轉速為5r·min^-1，然后再送入雙螺桿擠出機中，設置雙螺桿擠出機的各段螺桿溫度從加料口到機頭的溫度分別為160℃、170℃、170℃、180℃、180℃、175℃、165℃、160℃，螺桿轉速為40r·min^-1，雙螺桿擠出機的長徑比為35∶1，混合料由雙螺桿擠出機擠出后，冷卻即得以硅烷改性導電炭黑為抗靜電劑、可膨脹石墨為阻燃劑的木粉/聚丙烯木塑復合材料。?

本發明以硅烷偶聯劑改性導電炭黑(簡稱為M-CB)為抗靜電劑和可膨脹石墨為阻燃劑，大幅度降低了導電炭黑的用量，并且改進木粉/聚丙烯復合材料的阻燃性能、物理機械性能及耐熱性能，使該新材料在各項性能方面都優于現有的阻燃抗靜電型木粉/聚丙烯復合材料。?