[发明专利]一种阻燃型石木塑复合材料、制备方法及其应用

说明书

【技术领域】

本发明属于3D打印用材料制备技术领域，具体涉及一种阻燃型石木塑复合材料、制备方法及其应用。

【背景技术】

3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有黏合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。3D打印最难最核心的技术是打印材料的开发。因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。本发明的3D打印材料是一种新材料，兼具竹材和塑料的性能，为3D打印提供了更多的材料方面的选择。

聚丙烯具有无毒、无味，力学性能好，易加工，耐腐蚀，熔融温度较低，流动性好，冷却速度快，透明易染色等优点都符合3D打印技术对聚合物材料的要求，且聚丙烯原料来源广、价格低；竹材纤维/聚丙烯复合材料使得其兼具竹材和塑料的双重特性，竹材纤维的加入进一步降低了聚丙烯的冷凝收缩率，且打印出来的物品具有木质感，更具亲近感。

木塑复合材料(WPC)，是一种主要由木材或者纤维素为基础材料与塑料制成的复合材料，就是将一定比例的木纤维(如木粉、秸秆粉、棉杆粉、竹粉、果壳粉等)经过预处理使之与热塑性聚合物树脂或其他材料结合而成的一种新型材料；该新型材料既绿色环保又具有良好的力学稳定性，但是构成木塑复合材料的两大原料木纤维和聚烯烃都是易燃性材料，为此该复合材料也是易燃材料，赋予木塑复合材料良好的阻燃性能是该材料应用发展的需要；单独对木材及木纤维的阻燃研究有很多，一般有磷-氮系阻燃剂；硼系阻燃剂；含卤阻燃剂；其他无机盐等；但主要以磷-氮系阻燃剂为主，被认为是最适宜的木材阻燃剂，磷、氮两种元素在木材阻燃剂中起协同作用而提高阻燃效果；然而这些阻燃剂几乎有一个共同的特点，就是明显地降低木纤维的热降解温度，这可能会导致无法进行复合材料的加工；对于聚烯烃阻燃的研究也很多，其阻燃方法常采用含卤阻燃剂与三氧化二锑(Sb₂O₃)配合使用；金属氢氧化物(Al(OH)₃、Mg(OH)₂)阻燃剂；膨胀性阻燃剂；聚磷酸铵阻燃剂等；无卤阻燃是聚烯烃阻燃研究的热点，膨胀阻燃剂对聚烯烃/木纤维复合材料进行双重阻燃是该复合材料阻燃研究的热点；但是阻燃剂的添加往往会恶化复合材料的力学性能，因此对阻燃复合材料的研究阻燃复合材料的研究要同时研究界面相容性、热稳定性和阻燃性，以获得理想的阻燃复合材料。

木塑复合材料具有较好的可加工性，同时抗腐蚀，美观、大方，然而，其缺陷之处在于其力学性能欠佳，为此，人们寻求解决途径，曾经有人在木塑复合材料中再引入石粉，用于成型石木塑复合材料，然而，由于界面相容性等问题，最终得到的复合材料的机械性能较差。

【发明内容】

本发明提供一种阻燃型石木塑复合材料、制备方法及其应用，以解决现有技术中阻燃剂的添加会恶化木塑复合材料的力学性能，及引入石粉用于成型石木塑复合材料，由于界面相容性等问题，最终得到的复合材料的机械性能较差等问题。本发明的阻燃型石木塑复合材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，是一种性能优的阻燃型石木塑复合材料，可推广应用，有显著的经济和社会效益。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种阻燃型石木塑复合材料，以重量份为单位，包括以下原料：废弃塑料165-224份、竹粉100-153份、聚乳酸40-54份、二聚磷酸钠30-42份、丙烯酸硬脂酸酯24-30份、石墨烯2-4份、表面活性剂1-1.6份、调节剂0.4-0.8份、发生剂0.3-0.5份、偶联剂0.5-0.8份、催化剂0.3-0.5份、增塑剂0.4-0.7份、分散剂0.3-0.5份、增粘剂0.3-0.4份、固化剂1-2份、抗氧剂0.2-0.4份、热稳定剂0.2-0.4份、抗老剂0.8-1.5份、阻燃剂1.3-1.8份、抑烟剂1-1.5份；

所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；

所述调节剂为JINHASS调节剂；

所述发生剂为气溶胶发生剂；

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；