[發明專利]一種協效阻燃木粉/聚丙烯木塑復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710321556.4
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107033458A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 姜洪麗;董建;衛振華;孫立平
• 申請（專利權）人: 泰山醫學院
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/00;C08L51/06;C08K13/02;C08K3/04;C08K3/32;C08F289/00;C08F212/08;C08F255/02;C08F222/06;B29B7/00;B29B7/28
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 郭棟梁

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，尤其涉及一種協效阻燃木粉/聚丙烯木塑復合材料及其制備方法。

背景技術

木塑復合材料是最具潛力的一種新型的通用復合材料，它是由一種大量可再生的且價格低廉的木粉或木纖維和聚合物樹脂復合而成的。它的開發對保護森林資源和生態環境，充分利用回收廢舊塑料，消除白色污染具有顯著的經濟和社會效益。然而其缺陷之處在于木粉和熱塑性塑料都具有易燃的特點，因此二者復合制備的木塑復合材料也屬于易燃材料，直接應用于室內存在一定的安全隱患，這大大限制了它的應用領域。

鹵系阻燃劑雖然阻燃效果較好，但由于其阻燃過程中釋放出有毒和腐蝕性煙氣，對環境和人類的危害不容忽視，因而發展無鹵阻燃技術成為阻燃研究領域的熱點之一。在低煙、無鹵的磷系阻燃劑中，聚磷酸銨(簡寫為APP)因其含磷、含氮量高，磷-氮可發揮協同阻燃效應，阻燃效果優越，毒性低，使用安全并且克服了含鹵阻燃劑本身煙霧大、釋放的氣體有毒和燃燒多熔滴的缺陷而得到廣泛應用。然而由于APP為高極性聚合物，易吸潮，在木塑復合材料中的分散性和結合性不好，所以加入APP后，復合材料的力學性能下降明顯；另一方面，APP對木塑復合材料進行阻燃，添加量高，阻燃性差，對木塑復合材料加工也有一定影響。

納米石墨烯是一種新型二維納米材料，作為阻燃劑具有阻燃效率高、環保、不降低力學性能等優點。在聚磷酸銨中加入納米石墨烯，可大大降低聚磷酸銨的用量，且納米石墨烯和聚磷酸銨具有協同效應，兩者并用可更大程度上提高材料的阻燃性能，并且使材料的力學性能和耐熱性提高。

綜上，現有技術存在的問題是：以聚磷酸銨為阻燃劑的木粉/聚丙烯木塑復合材料的相容性差、力學性能低、阻燃性差、耐熱性差等。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種協效阻燃木粉/聚丙烯木塑復合材料及其制備方法。

本發明是這樣實現的，一種協效阻燃木粉/聚丙烯木塑復合材料，所述協效阻燃木塑復合材料按照重量份數由改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份，納米石墨烯2份-6份、聚磷酸銨8份-12份、潤滑劑1份-2份和其它助劑1份-2份組成。

進一步，所述改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和過氧化二叔丁基0.5份-2份制成；

所述MA-g-PP由聚丙烯斷鏈50份-100份、馬來酸酐20份-40份、過氧化二異丙苯0.5份-3份、阻交聯劑0.1份-1份經熔融接枝，擠出，切粒制得；

所述納米石墨烯是由天然鱗片石墨經超聲、水洗、干燥、高溫還原制得；

所述潤滑劑包括聚乙烯蠟、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酸酰胺中的至少一種；

所述其它助劑包括抗氧劑、增塑劑；其中抗氧劑由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或硫代二丙酸雙月桂酯；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或鄰苯二甲酸二丁酯。

本發明的另一目的在于提供一種所述協效阻燃木粉/聚丙烯木塑復合材料的制備方法，所述協效阻燃木塑復合材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一，按照重量份數稱取改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份、納米石墨烯2份-6份、聚磷酸銨份8份-12份、潤滑劑1份-2份和其它助劑1份-2份；其中，改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和過氧化二叔丁基0.5份-2份制成；

步驟二，將步驟一稱取的原料置于攪拌控溫機中，溫度120℃-140℃條件下攪拌2min-4min，至各物料含水率為3％，將溫度降至40℃-50℃，得預混料；

步驟三，將步驟二的預混料輸入喂料器中，以5r/min的喂料轉速加入轉矩流變儀，于溫度165℃-190℃條件下熔融混煉15min-20min，得到木塑復合材料熔體；

步驟四，木塑復合材料熔體通過模壓或熱壓成型，冷卻至室溫，靜置，即得到協效阻燃木粉/聚丙烯木塑復合材料。

進一步，所述步驟一中改性木粉的制備方法為：將木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和過氧化二叔丁基0.5份-2份混合均勻，氮氣保護，室溫下震蕩反應即得到改性木粉，磁子轉速60r/min-100r/min，反應時間46h-48h。

進一步，所述步驟三中扭矩流變儀各區溫度為180℃、190℃、190℃，轉子轉速為60r/min。

進一步，所述步驟四中熱壓或模壓成型時將木塑復合材料熔體置于平板硫化機上熱壓成板材，上下壓板的溫度均為165℃，壓制時間10分鐘。