[发明专利]一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，尤其涉及一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是最具潜力的一种新型的通用复合材料，它是由一种大量可再生的且价格低廉的木粉或木纤维和聚合物树脂复合而成的。它的开发对保护森林资源和生态环境，充分利用回收废旧塑料，消除白色污染具有显著的经济和社会效益。然而其缺陷之处在于木粉和热塑性塑料都具有易燃的特点，因此二者复合制备的木塑复合材料也属于易燃材料，直接应用于室内存在一定的安全隐患，这大大限制了它的应用领域。

卤系阻燃剂虽然阻燃效果较好，但由于其阻燃过程中释放出有毒和腐蚀性烟气，对环境和人类的危害不容忽视，因而发展无卤阻燃技术成为阻燃研究领域的热点之一。在低烟、无卤的磷系阻燃剂中，聚磷酸铵(简写为APP)因其含磷、含氮量高，磷-氮可发挥协同阻燃效应，阻燃效果优越，毒性低，使用安全并且克服了含卤阻燃剂本身烟雾大、释放的气体有毒和燃烧多熔滴的缺陷而得到广泛应用。然而由于APP为高极性聚合物，易吸潮，在木塑复合材料中的分散性和结合性不好，所以加入APP后，复合材料的力学性能下降明显；另一方面，APP对木塑复合材料进行阻燃，添加量高，阻燃性差，对木塑复合材料加工也有一定影响。

纳米石墨烯是一种新型二维纳米材料，作为阻燃剂具有阻燃效率高、环保、不降低力学性能等优点。在聚磷酸铵中加入纳米石墨烯，可大大降低聚磷酸铵的用量，且纳米石墨烯和聚磷酸铵具有协同效应，两者并用可更大程度上提高材料的阻燃性能，并且使材料的力学性能和耐热性提高。

综上，现有技术存在的问题是：以聚磷酸铵为阻燃剂的木粉/聚丙烯木塑复合材料的相容性差、力学性能低、阻燃性差、耐热性差等。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，所述协效阻燃木塑复合材料按照重量份数由改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份，纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份组成。

进一步，所述改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；

所述MA-g-PP由聚丙烯断链50份-100份、马来酸酐20份-40份、过氧化二异丙苯0.5份-3份、阻交联剂0.1份-1份经熔融接枝，挤出，切粒制得；

所述纳米石墨烯是由天然鳞片石墨经超声、水洗、干燥、高温还原制得；

所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种；

所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂；其中抗氧剂由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或硫代二丙酸双月桂酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。

本发明的另一目的在于提供一种所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料的制备方法，所述协效阻燃木塑复合材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一，按照重量份数称取改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份、纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵份8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份；其中，改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；

步骤二，将步骤一称取的原料置于搅拌控温机中，温度120℃-140℃条件下搅拌2min-4min，至各物料含水率为3％，将温度降至40℃-50℃，得预混料；

步骤三，将步骤二的预混料输入喂料器中，以5r/min的喂料转速加入转矩流变仪，于温度165℃-190℃条件下熔融混炼15min-20min，得到木塑复合材料熔体；

步骤四，木塑复合材料熔体通过模压或热压成型，冷却至室温，静置，即得到协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料。

进一步，所述步骤一中改性木粉的制备方法为：将木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份混合均匀，氮气保护，室温下震荡反应即得到改性木粉，磁子转速60r/min-100r/min，反应时间46h-48h。

进一步，所述步骤三中扭矩流变仪各区温度为180℃、190℃、190℃，转子转速为60r/min。

进一步，所述步骤四中热压或模压成型时将木塑复合材料熔体置于平板硫化机上热压成板材，上下压板的温度均为165℃，压制时间10分钟。