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一种高阻燃木塑复合材料

阅读:728发布:2020-05-13

专利汇可以提供一种高阻燃木塑复合材料专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高阻燃木塑 复合材料 ,其原料包括:聚氯乙烯、改性木质 纤维 材料、复合稳定剂、 润滑剂 、 偶联剂 、阻燃剂、沸石粉、 碳 酸 钙 ;改性木质纤维材料的制备方法包括:将乙 醛 合 氨 三聚体和环 氧 氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,升温至75-85℃搅拌1.5-2.5h,加入丙烯酰胺和丙 酮 搅拌均匀,加入三氯化 铝 ,调节 温度 为42-48℃,搅拌至无气体产生, 蒸发 后得物料A;将甲基 丙烯酸 甲酯、物料A、 硅 烷偶联剂KH-570改性的纳米 二氧化硅 和光引发剂加入 乙醇 中混合均匀,加入木质纤维材料浸渍,轧液后进行紫外光照射,洗涤、干燥。本发明提出的高阻燃 木塑复合材料 ,其 阻燃性 能优异, 力 学性能好,使用寿命长。,下面是一种高阻燃木塑复合材料专利的具体信息内容。

1.一种高阻燃木塑复合材料,其特征在于,其原料按重量份包括:聚氯乙烯75-105份、改性木质纤维材料120-165份、复合稳定剂5-9.5份、润滑剂2.5-5份、偶联剂5-8.5份、阻燃剂8-15份、沸石粉1.5-5份、1-3份;
其中,所述改性木质纤维材料的制备方法包括以下步骤:将乙三聚体和环氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,然后升温至75-85℃,搅拌1.5-2.5h进行反应,然后加入丙烯酰胺和丙搅拌均匀,加入三氯化,调节温度为42-48℃,搅拌至无气体产生,蒸发后得到物料A;将甲基丙烯酸甲酯、物料A、烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅和光引发剂加入乙醇中混合均匀,然后加入木质纤维材料浸渍,轧液后进行紫外光照射,洗涤、干燥得到所述改性木质纤维材料。
2.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,所述木质纤维材料为脱胶后的剑麻纤维,且粒径为80-160目。
3.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,所述复合稳定剂为硬脂酸镧、乙酰丙酮镁、双季戊四醇中的一种或者多种与硬脂酸钙、硬脂酸锌组成的混合物。
4.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡。
5.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,所述偶联剂为六甲基二硅氮烷。
6.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,所述阻燃剂为磷酸脒基脲、聚磷酸铵、酸锌、八钼酸铵、羟基酸钴、铝酸钴组成的混合物,且磷酸脒基脲、聚磷酸铵、硼酸锌、八钼酸铵、羟基锡酸钴、铝酸钴的重量比为4-10:5-15:2-6:1-4:2-9:3-5。
7.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,在改性木质纤维材料的制备方法中,浸渍的时间为50-60min。
8.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,在改性木质纤维材料的制备方法中,所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
9.根据权利要求1所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,在改性木质纤维材料的制备方法中,紫外光照射的时间为150-220s。
10.根据权利要求1-9中任一项所述高阻燃木塑复合材料,其特征在于,在改性木质纤维材料的制备方法中,乙醛合氨三聚体、环氧氯丙烷、丙烯酰胺的重量比为3-5:16-30:5.8-
10;甲基丙烯酸甲酯、物料A、硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅、光引发剂、乙醇的重量比为30-40:10-20:5-10:2-3.5:150-200。

说明书全文

一种高阻燃木塑复合材料

技术领域

[0001] 本发明涉及木塑材料技术领域,具体涉及一种高阻燃木塑复合材料

背景技术

[0002] 木塑复合材料是一种以天然纤维填充塑料并添加相应的助剂,经一定配比混合后模压或挤出成型制备的一种新型复合材料,其结合了塑料和植物纤维的特性,具有成本低、耐、耐腐蚀、耐老化、防虫蛀、尺寸稳定性学性能好等优点,已被广泛应用于室外地板、护栏、汽车内装饰产品、货运托盘、露天桌椅、包装材料以及家具等领域。虽然,木塑复合材料具有诸多优点,但是作为主要由木质纤维材料和塑料两种可燃材料组成的复合材料,木塑复合材料具有易燃烧,且燃烧热值较大的缺陷,火灾危险性很大,需要对其进行阻燃处理。现有的阻燃木塑复合材料存在阻燃效果差、效率不高的缺陷,限制了其在室内装饰、家具等对防火安全要求较高的领域的应用。

发明内容

[0003] 基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种高阻燃木塑复合材料,其阻燃性能优异,力学性能好,使用寿命长。
[0004] 本发明提出的一种高阻燃木塑复合材料,其原料按重量份包括:聚氯乙烯75-105份、改性木质纤维材料120-165份、复合稳定剂5-9.5份、润滑剂2.5-5份、偶联剂5-8.5份、阻燃剂8-15份、沸石粉1.5-5份、1-3份;
[0005] 其中,所述改性木质纤维材料的制备方法包括以下步骤:将乙三聚体和环氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,然后升温至75-85℃,搅拌1.5-2.5h进行反应,然后加入丙烯酰胺和丙搅拌均匀,加入三氯化,调节温度为42-48℃,搅拌至无气体产生,蒸发后得到物料A;将甲基丙烯酸甲酯、物料A、烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅和光引发剂加入乙醇中混合均匀,然后加入木质纤维材料浸渍,轧液后进行紫外光照射,洗涤、干燥得到所述改性木质纤维材料。
[0006] 优选地,所述木质纤维材料为脱胶后的剑麻纤维,且粒径为80-160目。
[0007] 优选地,所述复合稳定剂为硬脂酸镧、乙酰丙酮镁、双季戊四醇中的一种或者多种与硬脂酸钙、硬脂酸锌组成的混合物。
[0008] 优选地,所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡。
[0009] 优选地,所述偶联剂为六甲基二硅氮烷。
[0010] 优选地,所述阻燃剂为磷酸脒基脲、聚磷酸铵、酸锌、八钼酸铵、羟基酸钴、铝酸钴组成的混合物,且磷酸脒基脲、聚磷酸铵、硼酸锌、八钼酸铵、羟基锡酸钴、铝酸钴的重量比为4-10:5-15:2-6:1-4:2-9:3-5。
[0011] 优选地,在改性木质纤维材料的制备方法中,浸渍的时间为50-60min。
[0012] 优选地,在改性木质纤维材料的制备方法中,所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
[0013] 优选地,在改性木质纤维材料的制备方法中,紫外光照射的时间为150-220s。
[0014] 优选地,在改性木质纤维材料的制备方法中,乙醛合氨三聚体、环氧氯丙烷、丙烯酰胺的重量比为3-5:16-30:5.8-10;甲基丙烯酸甲酯、物料A、硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅、光引发剂、乙醇的重量比为30-40:10-20:5-10:2-3.5:150-200。
[0015] 优选地,在改性木质纤维材料的制备方法中,紫外光照射的主波长为365nm。
[0016] 优选地,所述聚磷酸铵的聚合度大于1000。
[0017] 本发明所述高阻燃木塑复合材料可以按照以下工艺进行制备:将改性木质纤维材料在90-95℃下干燥2-3.5h,然后按配比与聚氯乙烯、复合稳定剂、润滑剂、偶联剂、阻燃剂混合后置于高速搅拌机中共混30-50min,加入沸石粉和碳酸钙得到共混物;将共混物置入锥形双螺杆挤出机中挤出成型得到所述高阻燃木塑复合材料;其中,锥形双螺杆挤出机四区温度设置均为155-160℃,电机转速为25-30r/min。
[0018] 本发明所述高阻燃木塑复合材料,其原料中,首先以乙醛合氨三聚体和环氧氯丙烷为原料,控制了反应的条件,使两者发生了开环反应,生成了端基为氯化羟基的化合物,在三氯化铝的作用下,与丙烯酰胺发生了反应,得到了含有双键的物料A;之后以甲基丙烯酸甲酯、物料A、硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅为混合单体,在紫外光照射下,混合单体与木质纤维材料进行了接枝反应,从而将甲基丙烯酸甲酯、物料A、硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅引入到了木质纤维材料的表面,得到了所述改性木质纤维材料,其表面极性被改变,将其加入体系中,与偶联剂配合,提高了基体的相容性,使所得复合材料力学性能好,热稳定性能有所提高,同时其引入了含氮量较高的物料A,与阻燃剂配合后,赋予复合材料优异的阻燃性,同时引入了纳米二氧化硅,与沸石粉和碳酸钙配合,防止了因甲基丙烯酸甲酯、物料A的引入引起的力学性能下降的缺陷;优选方式具体以硬脂酸镧、乙酰丙酮镁、双季戊四醇中的一种或者多种与硬脂酸钙、硬脂酸锌组成的混合物为复合稳定剂,克服了单一稳定剂的缺陷,使其发挥协同作用,抑制了复合材料中聚氯乙烯的降解,有效提高了复合材料的热稳定性;具体选择磷酸脒基脲、聚磷酸铵、硼酸锌、八钼酸铵、羟基锡酸钴、铝酸钴组成的混合物为阻燃剂,并控制了磷酸脒基脲、聚磷酸铵、硼酸锌、八钼酸铵、羟基锡酸钴、铝酸钴的重量比为4-10:5-15:2-6:1-4:2-9:3-5,使其与引入的改性木质纤维材料和碳酸钙具有协同作用,增加了复合材料高温时的剩炭量,减少了HCl等气体的释放量,同时能促使材料进一步交联,形成了更加稳定的碳层,阻止了内部可燃气体与外部的氧气接触,有效抑制了复合材料的燃烧,赋予复合材料优异的阻燃消烟性能。
[0019] 对本发明所述高阻燃木塑复合材料进行性能检测,其燃烧性能(根据ISO-5660测定,其中热辐射功率为50kW/m2):点燃时间≥209s,热释放速率峰值≤65.8kW/m2,总热释放量≤15.2kJ/m2,烟释放量≤4.1m2/kg;由以上数据可知,本发明所述木塑复合材料具有优异的阻燃性能。

具体实施方式

[0020] 下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0021] 实施例1
[0022] 一种高阻燃木塑复合材料,其原料按重量份包括:聚氯乙烯105份、改性木质纤维材料120份、硬脂酸镧2份、硬脂酸钙2份、硬脂酸锌1份、氧化聚乙烯蜡4份、六甲基二硅氮烷5份、阻燃剂15份、沸石粉1.5份、碳酸钙1.6份;
[0023] 其中,所述阻燃剂为磷酸脒基脲、聚磷酸铵、硼酸锌、八钼酸铵、羟基锡酸钴、铝酸钴组成的混合物,且磷酸脒基脲、聚磷酸铵、硼酸锌、八钼酸铵、羟基锡酸钴、铝酸钴的重量比为10:15:2:1:9:3;
[0024] 所述改性木质纤维材料的制备方法包括以下步骤:按重量份将3份乙醛合氨三聚体和16份环氧氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,然后升温至75℃,搅拌2.5h进行反应,然后加入5.8份丙烯酰胺和130份丙酮搅拌均匀,加入6份三氯化铝,调节温度为45℃,搅拌至无气体产生,旋转蒸发后得到物料A;将40份甲基丙烯酸甲酯、20份物料A、5份硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅和3.5份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦加入150份乙醇中混合均匀,然后加入木质纤维材料浸渍50min,在轧车上进行轧液,轧液率为
100%,然后进行紫外光照射220s,洗涤、干燥得到所述改性木质纤维材料;其中,所述木质纤维材料为脱胶后的剑麻纤维,且粒径为80目。
[0025] 实施例2
[0026] 一种高阻燃木塑复合材料,其原料按重量份包括:聚氯乙烯75份、改性木质纤维材料138份、乙酰丙酮镁3份、硬脂酸钙3份、硬脂酸锌3.5份、氧化聚乙烯蜡5份、六甲基二硅氮烷8.5份、磷酸脒基脲1.6份、聚磷酸铵2份、硼酸锌2.4份、八钼酸铵1.2份、羟基锡酸钴3.2份、铝酸钴1.6份、沸石粉5份、碳酸钙3份;
[0027] 其中,所述改性木质纤维材料的制备方法包括以下步骤:按重量份将5份乙醛合氨三聚体和30份环氧氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,然后升温至85℃,搅拌1.5h进行反应,然后加入10份丙烯酰胺和200份丙酮搅拌均匀,加入12份三氯化铝,调节温度为48℃,搅拌至无气体产生,旋转蒸发后得到物料A;将35份甲基丙烯酸甲酯、10份物料A、
10份硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅和2份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦加入200份乙醇中混合均匀,然后加入木质纤维材料浸渍60min,在轧车上进行轧液,轧液率为100%,然后进行紫外光照射150s,洗涤、干燥得到所述改性木质纤维材料;其中,所述木质纤维材料为脱胶后的剑麻纤维,且粒径为100目。
[0028] 实施例3
[0029] 一种高阻燃木塑复合材料,其原料按重量份包括:聚氯乙烯80份、改性木质纤维材料165份、硬脂酸镧1份、双季戊四醇3份、硬脂酸钙1份、硬脂酸锌3份、氧化聚乙烯蜡2.5份、六甲基二硅氮烷6份、磷酸脒基脲1.8份、聚磷酸铵2.8份、硼酸锌1份、八钼酸铵0.8份、羟基锡酸钴0.6份、铝酸钴1份、沸石粉3份、碳酸钙1份;
[0030] 其中,所述改性木质纤维材料的制备方法包括以下步骤:按重量份将3.5份乙醛合氨三聚体和18份环氧氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,然后升温至78℃,搅拌1.8h进行反应,然后加入7份丙烯酰胺和100份丙酮搅拌均匀,加入8份三氯化铝,调节温度为42℃,搅拌至无气体产生,旋转蒸发后得到物料A;将30份甲基丙烯酸甲酯、17份物料A、7份硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅和2.5份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦加入170份乙醇中混合均匀,然后加入木质纤维材料浸渍52min,轧液后进行紫外光照射
170s,洗涤、干燥得到所述改性木质纤维材料;其中,所述木质纤维材料为脱胶后的剑麻纤维,且粒径为160目。
[0031] 实施例4
[0032] 一种高阻燃木塑复合材料,其原料按重量份包括:聚氯乙烯100份、改性木质纤维材料140份、硬脂酸镧0.5份、乙酰丙酮镁0.5份、双季戊四醇2份、硬脂酸钙1份、硬脂酸锌3份、氧化聚乙烯蜡4份、六甲基二硅氮烷6份、磷酸脒基脲2.4份、聚磷酸铵4.2份、硼酸锌1.5份、八钼酸铵0.6份、羟基锡酸钴2.1份、铝酸钴1.2份、沸石粉3份、碳酸钙2.6份;
[0033] 其中,所述改性木质纤维材料的制备方法包括以下步骤:按重量份将4.5份乙醛合氨三聚体和22份环氧氯丙烷加入反应装置中,通入氮气后搅拌均匀,然后升温至80℃,搅拌2h进行反应,然后加入7份丙烯酰胺和150份丙酮搅拌均匀,加入9份三氯化铝,调节温度为
45℃,搅拌至无气体产生,旋转蒸发后得到物料A;将35份甲基丙烯酸甲酯、15份物料A、7份硅烷偶联剂KH-570改性的纳米二氧化硅和3份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦加入
180份乙醇中混合均匀,然后加入木质纤维材料浸渍55min,轧液后进行紫外光照射180s,洗涤、干燥得到所述改性木质纤维材料;其中,所述木质纤维材料为脱胶后的剑麻纤维,且粒径为120目。
[0034] 对本实施例所述高阻燃木塑复合材料进行性能检测,其燃烧性能(根据ISO-5660测定,其中热辐射功率为50kW/m2):点燃时间为214s,热释放速率峰值为65.1kW/m2,总热释放量为12.8kJ/m2,烟释放量为4.03m2/kg;无缺口冲击强度为36.36KJ/m2。
[0035] 对比例
[0036] 一种木塑复合材料,其与实施例4的唯一不同仅在于:其原料中的木质纤维材料为未改性的木质纤维材料。
[0037] 对本对比例的木塑复合材料进行性能检测,其燃烧性能(根据ISO-5660测定,其中热辐射功率为50kW/m2):点燃时间为111s,热释放速率峰值为79.8kW/m2,总热释放量为17.6kJ/m2,烟释放量为5.98m2/kg;无缺口冲击强度为32.03KJ/m2。
[0038] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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