[發明專利]一種含導電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710144124.0
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106867066A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 周洪杰;周楠;孫興平;于洋;周煜
• 申請（專利權）人: 阜陽市金木工藝品有限公司;上海葵普科技股份有限公司
• 主分類號: C08L21/00
• 分類號: C08L21/00;C08L97/02;C08L23/06;C08L51/06;C08K13/06;C08K7/06;C08K7/24;C08K9/10;C08K3/02;C08K3/04
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種含導電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復合材料，及其制備工藝。

背景技術

木塑復合材料是以農業廢棄物為主要原料，減少了植物秸桿和廢舊塑料焚燒對環境造成的污染，具有環境友好性和可持續性的優點，廣泛應用于建筑材料、家具、包裝運輸等行業。木塑復合材料的研究和應用對尋求木材替代材料具有重要意義。

杜鳳在其碩士學位論文《碳纖維增強木纖維/聚乙烯復合材料的制備及性能硏究》中，分別使用短切碳纖維、連續長碳纖維代替木塑復合材料中部分木纖維，研究了碳纖維添加量、碳纖維表面處理、碳布木塑板組合工藝結構以及不同的加工工藝對復合材料力學性能和其他性能的影響。但是存在力學性能、沖擊性能、阻燃性能不足。

本發明先將楊木粉研磨粉碎、過篩、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡處理，過濾、水洗、干燥后得到改性木纖維，改性后的木纖維在基體中的分散性好，相容性高，與基體的界面結合性能得到改善；且提高了復合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊韌性，提高了復合材料的綜合性能和耐熱性。用三聚氰胺對聚磷酸銨進行活化改性處理后，再與可膨脹石墨、包覆紅磷混合球磨，相互間存在協同作用，得到復合阻燃劑，用于提高復合材料的阻燃性能。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種含導電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復合材料及其制備工藝，依照該工藝制備的復合材料力學性能好，且具有良好的阻燃性能、抗靜電性能。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：

橡膠粉50-60，楊木粉40-50，高密度聚乙烯30-40，馬來酸酐接枝聚乙烯3-6，碳纖維2-5，PE蠟2-3，聚磷酸銨6-9，三聚氰胺5-7，可膨脹石墨4-6，包覆紅磷2-4，導電炭黑7-11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸餾水適量。

一種含導電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復合材料，其特征在于，按以下步驟進行：

a. 將橡膠粉研磨粉碎，過60-100目篩，置于200-500W的微波下處理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡處理1-2h，抽濾、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；

b. 將楊木粉研磨粉碎，過20-40目篩后，放入鼓風干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡處理1-3h后，過濾，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡處理2-3h，過濾、水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥3-6h，得改性木纖維；

c. 將a、b中所得物料與碳纖維、馬來酸酐接枝聚乙烯機械攪拌混合1-2h，再與高密度聚乙烯混合加入高速混合機中，1:2-3投入PE蠟、KH550，在70-80℃下攪拌1-2h，混合均勻，待用；

d. 將聚磷酸銨、三聚氰胺放入反應釜中，升溫至240-260℃反應3-4h后，過濾、乙二醇洗滌3-5次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸銨，將其與可膨脹石墨、包覆紅磷混合，研磨粉碎過100-200目篩，待用；

e. 將導電炭黑在100-110℃下烘干5-8h，1:5:10-20與KH550、乙醇混合，于60-70℃恒溫水浴攪拌1-2h后，抽濾、水洗3-5次，產物在100-120℃烘箱中烘干后得改性導電炭黑，將其與c、d中所得物料倒入喂料斗，用雙螺桿擠出機于150-175℃熔融擠出造粒，注塑成型，得木橡塑三元復合材料。

其中，步驟a中NaOH溶液濃度為1-3%；步驟b中丙烯酸溶液濃度為0.1-0.3mol/L；步驟b中所述KH550/乙醇溶液是將3-5份的KH550 1:5:90-100溶解于蒸餾水、乙醇中，并將溶液pH調節為3-5。

本發明的反應機理如下：

（1）先將楊木粉研磨粉碎、過篩、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡處理，過濾、水洗、干燥后得到改性木纖維，改性后的木纖維在基體中的分散性好，相容性高，與基體的界面結合性能得到改善；且提高了復合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊韌性，提高了復合材料的綜合性能和耐熱性。

（2）用三聚氰胺對聚磷酸銨進行活化改性處理后，再與可膨脹石墨、包覆紅磷混合球磨，相互間存在協同作用，得到復合阻燃劑，用于提高復合材料的阻燃性能。