[发明专利]一种阻燃植物纤维及其在增强聚丙烯复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种阻燃植物纤维及其在增强聚丙烯复合材料中的应用。所述阻燃植物纤维包括：植物纤维、多聚磷酸胺、季戊四醇、表面活性剂、偶联剂以及三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、水合硫酸钠中的任一种或两种以上的组合。所述阻燃植物纤维的制备方法包括：采用雾化溶剂喷涂的方式，将各组分形成的阻燃剂混合溶液喷涂于植物纤维表面，之后干燥，获得阻燃植物纤维。所述增强聚丙烯复合材料包括阻燃植物纤维、阻燃聚丙烯和马来酸酐改性聚丙烯。本发明利用对植物纤维的绿色阻燃改性，可有效防止植物纤维增强聚合物体系中阻燃测试中的“灯芯”效应，使阻燃植物纤维增强聚丙烯复合材料在高纤维含量下的垂直燃烧性能也能达到V‑0级别，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及一种阻燃植物纤维，特别是涉及一种改性阻燃植物纤维及其制备方法，以及其在制备增强聚丙烯复合材料中的应用，属于绿色高分子复合材料及高分子成型加工领域。

背景技术

近年来，由于材料轻量化的设计要求及需求的增加，代替金属材料的具有比强度高、比模量大、可设计性、耐久性能好的纤维增强复合材料得到巨大的发展，其中以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维为主的纤维增强复合材料被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。而最近15年来，植物纤维增强复合材料由于植物纤维的来源广泛，其研究和工业应用越来越受到重视。

植物纤维增强复合材料是将植物纤维与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型材料。相比人造纤维，虽然耐温性能和强度稍差，但其密度低、隔音效果好、可再生、环保，目前在汽车轻量化、复合地板和家居上有较多的应用。植物纤维来源广泛，目前常用的植物纤维由亚麻、黄麻、剑麻、秸秆、竹子、棕榈和椰子等，来源广泛、强度较高，但也存在容易潮湿腐败、纤维成分复杂、容易燃烧等缺点。而常用于植物纤维增强复合材料的热塑性树脂有聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸，热固性树脂主要是含有环氧官能团的环氧树脂。这些树脂也容易燃烧，尤其是聚丙烯和聚乙烯。

目前，一些现有专利如CN106674741A、CN104312092A和CN107254147A等已经公开了单一对共混物进行阻燃或用碱液、乙醇处理的方法，但是其均存在阻燃剂在纤维表面的分散性不好和附着不均匀的问题，且高含量植物纤维在燃烧测时容易导致“灯芯”效应，从而影响其阻燃性能，限制了植物纤维增强复合材料的应用。

因此针对植物纤维增强复合材料在室内应用时的阻燃问题，业界亟需研发一种阻燃效果优异且容易大规模生产的阻燃改性方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种阻燃植物纤维及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供所述阻燃植物纤维在制备增强聚丙烯复合材料中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种阻燃植物纤维，其包括如下组分：植物纤维、多聚磷酸胺、季戊四醇、表面活性剂、偶联剂以及三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、水合硫酸钠中的任意一种或两种以上的组合。

在一些实施例中，所述的阻燃植物纤维包括按照质量份数计算的如下组分：植物纤维200份、多聚磷酸胺9～15份、季戊四醇1～5份、三聚氰胺5～9份、三聚氰胺聚磷酸盐5～7份、水合硫酸钠5～7份、表面活性剂0.1～0.3份和偶联剂0.1～0.4份。

本发明实施例还提供了前述阻燃植物纤维的制备方法，其包括：

使偶联剂于弱酸性环境中水解20～40min，之后与多聚磷酸胺、季戊四醇、表面活性剂以及三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、水合硫酸钠中的任意一种或两种以上的组合均匀混合，形成阻燃剂混合溶液；以及，

采用雾化溶剂喷涂的方式，将所述阻燃剂混合溶液均匀喷涂于植物纤维表面，之后干燥，获得阻燃植物纤维。

本发明实施例还提供了前述阻燃植物纤维于制备增强聚丙烯复合材料中的应用。