[发明专利]以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料制备技术领域，尤其涉及一种以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料及其制备方法，木塑复合材料由木粉、聚丙烯、VTES‑g‑PP偶联剂、硅烷改性勃姆石、十六烷基三甲基溴化铵和抗氧剂制成；制备方法包括：采用乙烯基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷复配，与勃姆石中较活泼羟基发生缩合反应，在勃姆石中引入硅乙烯基和硅十二烷基，使之具有很好的疏水性能，增强了勃姆石与非极性的聚丙烯的相容性，还能发挥其协同阻燃效应。本发明制备的硅烷改性勃姆石阻燃剂热稳定性好，分解温度高，适合加工温度要求较高的木塑复合材料的制备，并且无毒、无烟，符合环保要求。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，尤其涉及一种以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是利用农林废弃木材原料与塑料或回收塑料经重组、复合而形成的一种绿色环保新材料，广泛地应用于室外装修、护栏、汽车材料等领域，是解决目前木材资源匮乏及废旧塑料再利用的有效途径。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，对木塑复合材料进行阻燃处理是扩展其使用范围，提高产品附加值的重要手段之一。

添加型的阻燃剂因其使用方便，应用量日益增多。添加型阻燃剂分为无机和有机两大类。无机阻燃剂主要有勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵等。其中无机类阻燃剂勃姆石是一种新型填料，因其具有阻燃、抑烟、填充、耐热兼导热性等多种功能，成为近年来比较活跃的环保型无机阻燃剂。勃姆石，又称软水铝石，结构为AlO(OH)。其阻燃机理为：①受热分解吸热，降低材料温度；②分解释放的水蒸汽稀释可燃性气体和氧气的浓度；③生成的Al₂O₃固体覆盖在基体表面可以阻隔延缓燃烧速率。单独使用勃姆石做阻燃剂，添加量要达到50％以上才能起到较好的阻燃效果。另外勃姆石的极性较强，在塑料基体中会发生团聚引起应力集中，影响复合材料的加工性能与力学性能，因此需要对勃姆石表面进行改性处理。用硅烷偶联剂对勃姆石表面进行改性，硅铝复配既可提高其阻燃效率；同时引入的硅烷基链有较好的疏水性，可以较高添加量均匀分散于聚合物基体中，在很大程度上起到物理交联点的作用，能有效的传导、吸收各方能量，从而提高复合材料的机械性能。

综上，现有技术存在的问题是：木塑复合材料中添加勃姆石，一是添加量大，二是影响材料的加工性能和力学性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料及其制备方法，得到了同时具有阻燃性能好、力学性能好、耐酸碱、耐热性和导热性能好的木塑复合材料。

本发明是这样实现的，一种以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料，所述以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料按重量份由40份～70份木粉、30份～60份聚丙烯、3份～10份VTES-g-PP偶联剂、15份～40份硅烷改性勃姆石、5份～10份十六烷基三甲基溴化铵和0.5份～1份抗氧剂制成。

进一步，所述硅烷改性勃姆石按重量份由90份～100份勃姆石和1份～2份乙烯基三甲氧基硅烷、0.5份～2份十二烷基三甲氧基硅烷制成。

进一步，所述抗氧剂为四[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。

本发明另一目的在于提供一种以硅烷改性勃姆石为阻燃剂的木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按重量份将90～100份勃姆石置于无水乙醇中，超声分散30min使其分散均匀，加入1～2份乙烯基三甲氧基硅烷、0.5～2份十二烷基三甲氧基硅烷混合物，60℃下反应30min后升温至150℃，继续反应15min，然后减压过滤，将滤出物置于烘箱中，在110℃下烘干4h，研磨成粉，即得硅烷改性勃姆石；