[发明专利]一种木质纤维－聚氯乙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法。

背景技术

木质纤维-聚氯乙烯复合材料是在聚氯乙烯(PVC)树脂中添加大量的木纤维、木粉、竹粉、秸秆粉等木质纤维材料而形成的一种新型复合材料(简称PVC基木塑复合材料)，具有良好的加工性能、机械性能、价格优势及优异的木质感。PVC基木塑复合材料由于密度低、力学强度高于木材，可在包装、承重等领域可以代替木材使用；加之制备原料主要使用的是林业和农业废弃物，所以是一种经济环保材料，在建筑、装饰、家具等领域有很大的应用潜力。

虽然聚氯乙烯(PVC)树脂本身属于难燃性材料，但由于PVC基木塑复合材料中含有大量的易燃性木质纤维材料，所以其可燃性明显高于聚氯乙烯树脂；而且PVC基木塑复合材料燃烧(聚氯乙烯燃烧)时会产生的大量黑烟和有毒气体，既妨碍火灾的扑救也对人体造成极大危害。

发明内容

本发明的目的是为了解决木质纤维-聚氯乙烯复合材料可燃性高，燃烧时会产生大量黑烟和对人体有毒气体的问题，而提供的一种木质纤维-聚氯乙烯复合材料及其制备方法。

木质纤维-聚氯乙烯复合材料按重量份数比主要由100～600份聚氯乙烯树脂、30～700份木质纤维材料、3～145份膨胀型阻燃剂、1～55份氧化铜、6～75份热稳定剂、4～60份增塑剂和4～65份增容剂制成；其中膨胀型阻燃剂由季戊四醇、聚磷酸铵和三聚氰胺按3∶8∶6的质量比组成，聚磷酸铵的聚合度为1500～4000。

上述木质纤维-聚氯乙烯复合材料按以下步骤制备：一、按重量份数比将100～600份聚氯乙烯树脂、6～75份热稳定剂、4～60份增塑剂、3～145份膨胀型阻燃剂、1～55份氧化铜和4～65份增容剂加入高速混合机中，在温度为90～110℃的条件下高速混合5～10min，然后再加入30～700份木质纤维材料，在90～110℃的条件下搅拌至木质纤维材料含水率为2％±0.5％，之后转入低速冷混机中搅拌至混合物料温度降低为45±1℃，即得到预混料；二、预混料用单螺杆-平行双螺杆双阶挤出机组或锥形双螺杆挤出机挤出成型，螺杆挤出机筒加热温度为135～175℃，模口温度为160～180℃，即得到木质纤维-聚氯乙烯复合材料；步骤一中膨胀型阻燃剂由季戊四醇、聚磷酸铵和三聚氰胺按3∶8∶6的质量比组成，聚磷酸铵的聚合度为1500～4000。

本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料中，针对主要组分木质纤维和聚氯乙烯的不同特点设计阻燃抑烟剂。木质纤维和膨胀型阻燃剂具有凝聚相成炭作用；氧化铜具有促进PVC热解初期脱氯化氢的作用，可明显增加木质纤维-聚氯乙烯复合材料的成炭量，降低热解产物中芳香族化合物的生成量，抑制黑烟和有害气体的产生。本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料中膨胀型阻燃剂与氧化铜、木粉、PVC之间相互作用，提高了挥发性可燃气体的燃烧程度，减少了烟的生成量和毒性。

本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料中膨胀型阻燃剂与氧化铜的协同作用，使聚氯乙烯和木质纤维材料都具有明显的阻燃和抑烟作用。

本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料燃烧时不产生明显的黑烟，烟产量明显降低，说明本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料具有很好的阻燃性，而且抑烟性能优异。本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料中除木质纤维和聚氯乙烯之外的成分用量少，因此木质纤维-聚氯乙烯复合材料力学性能好，而且不含卤系阻燃剂、铅盐等对环境和人们健康有害的添加剂。

根据GB/T8924-2005标准测试本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料的阻燃性，本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料的氧指数均大于35％，点燃时间长、不发生融滴，属于难燃级材料。

利用锥型量热仪，采用ISO5660-1标准对燃烧过程中的参数进行测定，实验结果表明，本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料与普通未经阻燃、抑烟处理的PVC基木塑复合材料相比，燃烧过程中总热释放速率降低了27.0％以上，产烟量降低了41.7％以上；本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料在燃烧过程中质量损失速率明显降低，残余物质量大于28％，至少提高了10个百分点，体系成炭量明显增加，有效减慢了热降解速率。证明本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料阻燃和抑烟性能显著提高。

本发明木质纤维-聚氯乙烯复合材料的制备方法简单、易于操作，对设备要求低，便于推广应用。

具体实施方式