一種蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料加工領(lǐng)域，具體設(shè)及一種賠石粉改性聚丙締木塑阻燃 發(fā)泡復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 木塑復(fù)合材料是指經(jīng)過預(yù)處理的植物纖維粉末與樹脂復(fù)合得到的一種介于木材 和塑料之間的新型材料，它既保留了木質(zhì)的外觀和像木材一樣可接受二次加工的特性，又 擁有了聚丙締的熱塑性，同時，其尺寸穩(wěn)定性比木材好，具有不怕蟲蛙、吸水性低、可重復(fù)利 用等優(yōu)點(diǎn)。因此其代替木材和樹脂在包裝、建筑、裝飾、汽車、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都備受關(guān)注。 但是，由于親水性的木纖維與疏水性的塑料制件粘結(jié)力小，導(dǎo)致木塑制品的力學(xué)性能比純 塑料差，而木纖維在加工過程中被壓縮致密使得木塑制品的密度一般比較高，且泡孔分布 不均勻，烙體流動性差。
[0003] 聚丙締木塑復(fù)合材料(PP-WPC)作為木材的替代品在室外使用時，易受氣候的影響 出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)定的現(xiàn)象。例如，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，材料會出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，當(dāng)下雨時， 材料會因吸水而出現(xiàn)膨脹變形現(xiàn)象。對于高木粉含量的PP-WPC，如果植物纖維表面處理不 好，更易導(dǎo)致吸水膨脹變形的后果，因此，需要通過設(shè)計新配方和新工藝來解決運(yùn)一問題， W制備出尺寸穩(wěn)定性高(線性熱膨脹系數(shù)小、吸水膨脹率低）的聚丙締木塑復(fù)合材料。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中于木粉表面存在很多徑基，具有很強(qiáng)的極性，親水性很強(qiáng)，因此木粉與 非極性的PP難W相容，如果直接混合制得的PP-WPC的力學(xué)性能將很差，又大多采用加入相 容劑W改善木粉和PP的界面相容性的方法，成本高，效果差。而木纖維在加工過程中被壓縮 致密使得木塑制品的密度一般比較高，且泡孔分布不均勻，烙體流動性差。
[0005] 由于近些年自然資源的過度開發(fā)使得木材價格上漲，高木粉添加量使得模塑復(fù)合 板材成本增加，且木粉與PP都屬于易燃物，木塑復(fù)合材料極易燃燒，并且燃燒過程中會產(chǎn)生 濃煙，在日常使用過程中極易引發(fā)火災(zāi)并造成重大的人身財產(chǎn)損失。未經(jīng)發(fā)泡的PP木塑密 度大，力學(xué)性能差，不易加工，同時美觀度和實(shí)用性不足，且在室外運(yùn)用過程中易老化，不耐 磨等缺點(diǎn)。運(yùn)些缺點(diǎn)都極大限制了木塑復(fù)合材料制品的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡 復(fù)合材料及其制備方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[000引一種賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)木粉堿化預(yù)處理:將楊木粉在室溫下浸泡于化0田容液中進(jìn)行堿化預(yù)處理，隨后 水洗至中性、干燥，得到的楊木粉備用；
[0010] (2)各原料組分按重量份數(shù)計化步驟（1)所得楊木粉20~40份、賠石粉10~20份、 聚丙締50~70份、相容劑5~10份、偶聯(lián)劑2~3份、改性AC發(fā)泡劑1~2份、阻燃劑10~15份、 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑3~5份、潤滑劑3份、滑石粉2份、抗氧劑1份，將各原料組分置于高速混合機(jī)中高 速混合制成預(yù)混料；
[0011] (3)阻燃聚丙締木塑發(fā)泡復(fù)合材料母粒的制備:將步驟(2)所得預(yù)混料加入雙螺桿 擠出機(jī)中烙融擠出，擠出料經(jīng)冷卻、造粒后得到阻燃聚丙締木塑發(fā)泡復(fù)合材料母粒；
[0012] (4)阻燃聚丙締木塑發(fā)泡復(fù)合材料的制備:將阻燃聚丙締木塑發(fā)泡復(fù)合材料母粒 加入注射機(jī)中，使用對應(yīng)模具制備所需形狀的賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料。
[0013] 上述方案中，步驟(1)所述NaOH溶液的質(zhì)量濃度為5%，堿化預(yù)處理的時間為2地。
[0014] 上述方案中，步驟(2)所述相容劑為馬來酸酢接枝聚丙締。
[0015] 上述方案中，步驟(2)所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑K冊50。
[0016] 上述方案中，步驟(2)所述改性AC發(fā)泡劑的改性劑為氧化鋒，所述改性AC發(fā)泡劑是 由改性劑氧化鋒和AC發(fā)泡劑混合制備得到。
[0017] 上述方案中，步驟(2)所述阻燃劑為反應(yīng)型環(huán)保P、N、化復(fù)合體系阻燃劑FR8000。
[0018] 上述方案中，步驟（2)所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為苯乙締-丙締酸醋類Ξ元共聚物（St- ACR)，是由甲基丙締酸甲醋、丙締酸下醋及苯乙締單體經(jīng)過多段乳液聚合反應(yīng)制備得到，是 一種具有多層結(jié)構(gòu)的超高分子量聚合物。
[0019] 上述方案中，步驟(2)所述潤滑劑為硬脂酸和液體石蠟。
[0020] 上述方案中，步驟(2)所述抗氧劑為2,6-Ξ級下基-4-甲基苯酪。
[0021] 上述方案中，步驟（2)所述高速混合的轉(zhuǎn)速為9 0 0~110 0轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為 5min。
[0022] 上述方案中，步驟(3)所述雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為Τι = 190°C，T2 = 195°C，T3 = 195 °C，Τ4 = 195 °C，Τ模=200 °C，擠出速度0.6m/min。
[0023] 上述方案中，步驟(4)所述注射機(jī)的成型加工溫度為185~195°C。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：
[0025] (1)本發(fā)明對木粉進(jìn)行堿化預(yù)處理，還加入了偶聯(lián)劑、相容劑，極大地改善了木纖 維與聚丙締的界面相容性，使木塑復(fù)合材料的吸水率降低并提高了木塑復(fù)合材料的力學(xué)性 能；
[0026] (2)本發(fā)明加入無機(jī)賠石粉充當(dāng)填料和阻燃協(xié)效劑，適量無機(jī)賠石粉的加入可W 提高木塑復(fù)合材料的彎曲性能和沖擊性能，而且賠石粉具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定 性，同時還具有隔熱、阻燃、吸聲、高耐磨等特殊性能;賠石粉作為無機(jī)填料比木粉密度更小 且價廉，用于木塑復(fù)合材料中可W進(jìn)一步降低復(fù)合材料的密度和吸水率，同時還能提高復(fù) 合材料的阻燃性能和抗摩擦能力；
[0027] (3)本發(fā)明通過加入納米氧化劑對AC發(fā)泡劑進(jìn)行改性，降低AC發(fā)泡劑的分解溫度， 使得發(fā)泡劑的分解溫度低于200°C，避免過高的加工溫度使木粉糊化W及產(chǎn)生能源浪費(fèi)；同 時還加入聚丙締酸醋類發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，對發(fā)泡孔徑和密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，優(yōu)化了復(fù)合材料的發(fā)泡 效果和烙體強(qiáng)度，增強(qiáng)應(yīng)力傳遞，使得復(fù)合材料的機(jī)械性能和加工性能得到增強(qiáng)，木塑復(fù)合 材料具有良好的泡孔結(jié)構(gòu)，可W純化裂紋尖端，阻止裂紋的擴(kuò)展，從而有效地克服一般木塑 復(fù)合材料脆性大、延展性和抗沖擊應(yīng)力低的缺點(diǎn)，并且降低了材料的密度，不僅節(jié)省原料， 而且隔音、隔熱性能也較好，具有更精確的外觀尺寸，表面性能更加出眾，而且更具有木質(zhì) 感；
[00%] (4)本發(fā)明通過加入FR8000高效阻燃劑，與添加的無機(jī)賠石粉形成協(xié)效阻燃效應(yīng)， 可W在降低阻燃劑添加量的同時，提升復(fù)合材料的阻燃效果。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明制備得到的賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料的顯微沈Μ圖。
[0030] 圖2為為本發(fā)明制備得到的賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料顯微沈Μ圖。
[0031] 圖3為實(shí)施例3、4、7制備得到的賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料的TGA 圖。
[0032] 圖4為實(shí)施例3、4、7制備得到的賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料的DTG 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0034] W下實(shí)施例中，所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為苯乙締-丙締酸醋類Ξ元共聚物(St-ACR)，是由 甲基丙締酸甲醋、丙締酸下醋及苯乙締單體經(jīng)過多段乳液聚合反應(yīng)制備得到，是一種具有 多層結(jié)構(gòu)的超高分子量聚合物，具體的制備方法參照專利CN103980413A。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] -種賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料，包含如下物料組分:楊木粉40份； 賠石粉10份;聚丙締50份;馬來酸酢接枝聚丙締5份;硅烷偶聯(lián)劑K冊50 2份;改性AC發(fā)泡劑1 份(AC發(fā)泡劑0.9份、納米氧化鋒0.1份）;FR8000阻燃劑15份;發(fā)泡調(diào)節(jié)劑3份;潤滑劑3份(硬 脂酸1份、液體石蠟2份）；滑石粉2份;2,6-立級下基-4-甲基苯酪1份。
[0037] 上述賠石粉改性聚丙締木塑阻燃發(fā)泡復(fù)合材料的制備方法如下：
[0038] (1)物料預(yù)處理:取所需質(zhì)量楊木粉，室溫下浸泡于裝有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %化0H溶液 的器皿中，24h后將堿化處理過的木粉用自來水洗涂至中性，鼓風(fēng)干燥箱中于105°C條件下 干燥至含水率為3%左右，制粉備用;將其他物料置于鼓風(fēng)干燥箱中80°C烘干12h。
[0039] (2)配料:依次將預(yù)處理后楊木粉、聚丙締(PP)、相容劑、偶聯(lián)劑、改性AC發(fā)泡劑、阻 燃劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、潤滑劑、滑石粉、抗氧劑等原料按所需質(zhì)量進(jìn)行稱取備用。
[0040] (3)木粉、聚丙締、加工助劑高速預(yù)混