[發(fā)明專利]一種層層自組裝阻燃型竹塑復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810045603.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN108059728A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)鵬;劉玉娟;劉琪;李璐;陳晨昕;黃阿真
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 閩南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J7/04
• 分類號(hào): C08J7/04;C08L23/06;C08L97/02;C08L23/08;C09D125/18;C09D5/18
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 翁志霖

本發(fā)明公開了一種層層自組裝阻燃型竹塑復(fù)合材料及其制備方法，以竹粉和高密度聚乙烯為主要原料，硅烷偶聯(lián)劑為偶聯(lián)劑，乙烯?乙酸乙烯酯共聚物為增容劑，偶氮二甲酰胺為發(fā)泡劑，聚乙烯蠟和硬脂酸鋅為潤(rùn)滑劑，通過(guò)雙螺桿擠出成型制備竹塑復(fù)合材料；制備稀土元素?fù)诫s的H2Ti2O5?H2O納米管并用γ?氨丙基三乙氧基硅烷對(duì)其進(jìn)行改性制成納米管/γ?氨丙基三乙氧基硅烷分散液，然后將竹塑復(fù)合材料浸泡于聚丙乙烯溶液中，并在納米管/γ?氨丙基三乙氧基硅烷分散液和聚苯乙烯磺酸鈉溶液中交替浸泡，得到層層自組裝阻燃型竹塑復(fù)合材料。本發(fā)明產(chǎn)品，H2Ti2O5?H2O納米管是以納米膜的形式附著在復(fù)合材料表面，使用較低含量的納米阻燃劑即可達(dá)到很好的阻燃效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)林副產(chǎn)品的綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到應(yīng)用于建筑裝飾材料領(lǐng)域的一種層層自組裝阻燃型竹塑復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在我國(guó)林業(yè)資源匱乏的同時(shí)，我國(guó)也是全球竹材種類最豐富、分布最廣的國(guó)家，有“竹子王國(guó)”之稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球共有竹種70多屬，1000多種，而我國(guó)已知的便有37屬，500余種。我國(guó)大部分省、市及自治區(qū)均有竹材分布，主要集中在南方各省，黃河和長(zhǎng)江流域,以散生竹為主，長(zhǎng)江至南嶺一帶為混合竹林區(qū)，華南地區(qū)以叢生竹為主，西南地區(qū)以高山竹為主。根據(jù)第八次全國(guó)森林資源清查結(jié)果，至2013年底，我國(guó)竹林面積為601萬(wàn)公頃，竹林面積、竹材蓄積、竹制品產(chǎn)量和出口量均居世界第一。同時(shí)，竹子屬于速生林種，一般情況下，3-4年即可成材利用,而且其紋理通直、硬度高，十分適宜制備竹塑復(fù)合材料。總而言之，這些儲(chǔ)量豐富的竹類資源，為解決我國(guó)目前木材供需矛盾，促進(jìn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型提供了一條可行之路。充分發(fā)掘竹材資源的潛力和優(yōu)勢(shì)，對(duì)進(jìn)一步加深竹塑復(fù)合材料的研究有重要意義。竹塑復(fù)合材料最主要的作用便是替代實(shí)木應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，其在對(duì)結(jié)構(gòu)和性能要求比較低的建筑裝飾產(chǎn)品方面應(yīng)用最廣，大約占竹塑復(fù)合材料產(chǎn)品的75%，其產(chǎn)品主要包括門條線、踢腳線、裝飾板等。

竹塑復(fù)合材料的主要成分為竹纖維和合成樹脂，均屬于耐熱性差、著火點(diǎn)低的材料，燃燒后熱量高，并且塑料在燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量濃煙，嚴(yán)重干擾了火災(zāi)發(fā)生后的逃生和救援行動(dòng)。由竹塑裝飾材料引發(fā)的火災(zāi)隱患也是近年來(lái)公眾十分關(guān)注的問(wèn)題。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口密度不斷增大，火災(zāi)發(fā)生的概率和造成的損失也逐年提高。公安部消防局統(tǒng)計(jì)，2016年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)31.2萬(wàn)起，亡1582人，傷1065人，直接財(cái)產(chǎn)損失37.2億元。目前，世界各個(gè)國(guó)家都對(duì)火災(zāi)引起的災(zāi)害高度重視，也對(duì)室內(nèi)建筑材料的防火性能提出了一定要求。

通過(guò)加入阻燃劑改善竹塑復(fù)合材料的阻燃性能，具有簡(jiǎn)單、有效、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，但傳統(tǒng)的阻燃劑暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題。鹵系阻燃劑幾乎可以說(shuō)是最有效的阻燃劑，阻燃效率即高，添加量低，全球年總用量一度達(dá)到30萬(wàn)噸以上，但鹵系阻燃劑在燃燒時(shí)會(huì)生成大量的煙和有毒、腐蝕性氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成傷害，這與當(dāng)前的健康和環(huán)保理念不合；金屬氫氧化物阻燃劑主要包括氫氧化鎂(MTH)和氫氧化鋁(ATH)，是使用量最大的無(wú)鹵阻燃劑。但是，要想達(dá)到良好的阻燃效果，這類阻燃劑的添加量需要很大，通常能達(dá)到50 wt%以上，這嚴(yán)重劣化了高分子材料的力學(xué)性能；硼系阻燃劑出現(xiàn)的年代很早，18世紀(jì)初便在紡織品的阻燃方面有了應(yīng)用，但其容易水解，關(guān)于其報(bào)道較少。

從20世紀(jì)80年代以來(lái)，納米技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展，海泡石、蒙脫土、石墨烯、碳納米管等都在阻燃領(lǐng)域有所應(yīng)用，而這些無(wú)機(jī)納米阻燃劑通常是以共混的形式與纖維基復(fù)合材料復(fù)合，為了達(dá)到較好的阻燃性能，要求無(wú)機(jī)納米阻燃劑有相對(duì)較高的添加量，使得產(chǎn)品成本過(guò)高；另外，無(wú)機(jī)納米阻燃劑的添加有可能降低竹纖維和合成高分子材料之間的相容性，導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能劣化。